A Novel Model for Predicting Pharmaceutical Stability in Space Environments: Theoretical Formulation of Extended Mean Kinetic Temperature (Space-MKT) Incorporating Space Radiation

जब दवाएं दुनिया के एक कोने से दूसरे कोने तक जाती हैं, तो उनकी सुरक्षा काफी हद तक उनके सामने आने वाले मौसम पर निर्भर करती है। यदि कोई दवा कुछ दिनों तक एक गर्म ट्रक में रहती है, तो वह अपनी शक्ति खो सकती है या हानिकारक हो सकती है, भले ही वह देखने में सामान्य लगे। इसे रोकने के लिए, वैज्ञानिक 'मीन काइनेटिक टेम्परेचर' (Mean Kinetic Temperature) नामक एक मानक गणना का उपयोग करते हैं। यह केवल इस बात का साधारण औसत नहीं है कि तापमान कितना गर्म हुआ था; बल्कि यह इस बात का तरीका है कि गर्मी ने दवा के भीतर के रासायनिक बंधों (chemical bonds) को कितना नुकसान पहुँचाया है। तापमान के उतार-चढ़ाव के एक जटिल इतिहास को एक एकल, स्थिर संख्या में बदलकर, नियामक यह तय कर सकते हैं कि क्या दवाओं का एक बैच उपयोग के लिए सुरक्षित है या नहीं। यह प्रणाली पृथ्वी पर अच्छी तरह काम करती है, जहाँ मुख्य दुश्मन गर्मी है। लेकिन जैसे-जैसे मानवता चंद्रमा और मंगल पर मानव भेजने की तैयारी कर रही है, यह पुरानी प्रणाली उस समस्या का सामना कर रही है जिसे हल करने के लिए इसे कभी नहीं बनाया गया था: अंतरिक्ष का निर्वात (vacuum) अदृश्य, उच्च-ऊर्जा वाले कणों से भरा है जो किसी भट्टी की तरह ही प्रभावी ढंग से अणुओं को तोड़ सकते हैं।

कोबे गाकुइन विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता, एनसेई मियुरा ने इन गहरे अंतरिक्ष अभियानों के लिए दवा सुरक्षा को मापने का एक नया तरीका प्रस्तावित किया है। वर्तमान विधियाँ विकिरण (radiation) को अनदेखा करती हैं, यह मानकर कि यदि तापमान सही है, तो दवा सुरक्षित है। मियुरा का तर्क है कि अंतरिक्ष यात्रियों के लिए यह एक खतरनाक गलती है। एक नए अध्ययन में, उन्होंने 'स्पेस-एमकेटी' (Space-MKT) नामक एक गणितीय मॉडल विकसित किया है। यह मॉडल केवल तापमान को नहीं देखता; यह दवा पर पड़ने वाले विकिरण की खुराक (dose) को भी ट्रैक करता है। यह वातावरण की गर्मी और अंतरिक्ष विकिरण की ऊर्जा को एक एकल संख्या में जोड़ता है जो दवा को हुए कुल नुकसान का प्रतिनिधित्व करती है। इसका लक्ष्य अंतरिक्ष यात्रियों को एक स्पष्ट, वास्तविक समय का उत्तर देना है: क्या यह दवा अभी भी अच्छी है, या अंतरिक्ष के वातावरण ने इसे नष्ट कर दिया है?

इस विचार का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ता ने चार अलग-अलग परिदृश्यों के कंप्यूटर सिमुलेशन चलाए। पहला पृथ्वी पर एक नियंत्रण समूह था, जहाँ तापमान स्थिर रहा और कोई विकिरण नहीं था। दूसरा अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) के भीतर था, जहाँ तापमान भी नियंत्रित है, लेकिन जहाज लगातार गहरे अंतरिक्ष से आने वाले निम्न स्तर के बैकग्राउंड रेडिएशन से घिरा रहता है। तीसरा परिदृश्य एक अचानक सौर ज्वाला (solar flare) का अनुकरण था, जहाँ तापमान सामान्य रहा जबकि छह घंटों के लिए विकिरण का स्तर नाटकीय रूप रूप से बढ़ गया। चौथा और सबसे खतरनाक परिदृश्य एक सौर ज्वाला के साथ जहाज के कूलिंग सिस्टम की विफलता को जोड़ता है, जिससे तापमान बढ़कर 35.0°C हो गया और साथ ही विकिरण भी बढ़ गया।

परिणामों ने दिखाया कि सुरक्षा मापने का पुराना तरीका अंतरिक्ष के वास्तविक खतरे के प्रति अंधा है। अंतरिक्ष स्टेशन के स्थिर वातावरण में, पारंपरिक विधि ने कहा कि दवा ठीक थी, जो 22.0°C के तापमान के बराबर थी। हालाँकि, नए मॉडल ने दिखाया कि निरंतर विकिरण पहले से ही नुकसान पहुँचा रहा था, जो 22.45°C के तापमान के बराबर था। हालांकि यह अंतर छोटा लगता है, लेकिन यह साबित करता है कि विकिरण वह काम कर रहा है जो केवल गर्मी अकेले नहीं कर सकती। सौर ज्वाला के दौरान स्थिति बहुत अधिक गंभीर हो गई। जब विकिरण का स्तर छह घंटों के लिए 50 mGy/h तक बढ़ गया, तो पारंपरिक मॉडल अभी भी 22.0°C ही दिखा रहा था, जो इस घटना को पूरी तरह से नजरअंदाज कर रहा था। हालाँकि, नए मॉडल ने गणना की कि यह नुकसान 52.12°C के ओवन में दवा छोड़ने के बराबर था। इसका मतलब है कि सौर तूफान के मात्र छह घंटों में, दवा को उतना ही नुकसान हुआ जितना कि पृथ्वी पर भीषण गर्मी के दौरान होता है।

सबसे चिंताजनक निष्कर्ष संयुक्त परिदृश्य से आया, जहाँ कूलिंग फेलियर और सौर ज्वाला एक साथ हुए। इस सबसे खराब स्थिति में, पारंपरिक मॉडल ने केवल 25.75°C की गणना की, जिससे पता चलता कि दवा पर बहुत कम प्रभाव पड़ा है। नया स्पेस-एमकेटी मॉडल, जो इस तथ्य को ध्यान में रखता है कि गर्मी और विकिरण मिलकर रासायनिक क्षय (chemical breakdown) को तेज करते हैं, ने 59.73°C का मान निकाला। यह एक बहुत बड़ा अंतर है। यह सुझाव देता है कि जब गर्मी और विकिरण एक साथ हमला करते हैं, तो वे केवल अपने नुकसान को जोड़ते नहीं हैं, बल्कि उन्हें गुणा कर देते हैं। गर्मी अणुओं को तेजी से चलाती है, जिससे वे विकिरण के प्रहार से टूटने के लिए और भी अधिक संवेदनशील हो जाते हैं। यह "विस्फोटक" त्वरण (explosive acceleration) यह दर्शाता है कि एक दवा कुछ ही घंटों में पूरी तरह से बर्बाद हो सकती है, भले ही एक मानक तापमान मॉनिटर कहे कि वातावरण सुरक्षित है।

अध्ययन ने यह भी देखा कि समय इन संख्याओं को कैसे प्रभावित करता है। यदि कोई सौर ज्वाला होती है और फिर वातावरण सामान्य हो जाता है, तो लंबे समय (जैसे 72 घंटे) के दौरान औसत नुकसान उस समय की तुलना में कम गंभीर दिखता है जब घटना तुरंत हुई थी। 24 घंटों पर, नुकसान 52.12°C के बराबर था, लेकिन 72 घंटों तक, औसत गिरकर 45.40°C हो गया। शोधकर्ता बताते हैं कि यह एक जाल है। पहले छह घंटों का नुकसान स्थायी और अपरिवर्तनीय है; अणु पहले ही टूट चुके हैं। 72 घंटों पर कम संख्या केवल एक गणितीय औसत है जो इस तथ्य को छिपाता है कि दवा गंभीर रूप से समझौता की जा चुकी है। इसका मतलब है कि अंतरिक्ष मिशनों के लिए, चालक दल केवल दीर्घकालिक औसत को नहीं देख सकता। उन्हें वास्तविक समय के स्पाइक्स (spikes) की निगरानी करने की आवश्यकता है ताकि उस क्षण को पकड़ा जा सके जब दवा वास्तव में नष्ट हो रही होती है।

इसे वास्तविक मिशनों के लिए उपयोगी बनाने के लिए, शोधकर्ता एक नए प्रकार के डेटा लॉगर (data logger) बनाने का सुझाव देते हैं। ये उपकरण छोटे कंप्यूटर होंगे जो तापमान और विकिरण दोनों को एक साथ ट्रैक करेंगे। केवल डेटा रिकॉर्ड करने के बजाय जिसे बाद में पृथ्वी पर वैज्ञानिकों द्वारा देखा जा सके, यह उपकरण अपने आप के भीतर ही नई गणना करेगा। यदि विकिरण बढ़ता है या तापमान बढ़ता है, तो उपकरण तुरंत "स्पेस-एमकेटी" नंबर को अपडेट करेगा और अंतरिक्ष यात्रियों को चेतावनी देगा। यह गहरे अंतरिक्ष यात्रा के लिए महत्वपूर्ण है, जहाँ पृथ्वी के साथ संचार में दर्जनों मिनट लग सकते हैं। मंगल मिशन पर एक अंतरिक्ष यात्री को डेटा का विश्लेषण करने और उन्हें यह बताने के लिए कि क्या एक जीवन रक्षक एंटीबायोटिक अभी भी सुरक्षित है, पृथ्वी के कंट्रोलर के डेटा का इंतजार नहीं किया जा सकता। उन्हें तुरंत जानने की आवश्यकता है।

शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि यह नया मॉडल अंतरिक्ष चिकित्सा के भविष्य के लिए एक आवश्यक कदम है। यह केवल एक सैद्धांतिक अभ्यास नहीं है; इस गणित को साधारण स्प्रेडशीट सॉफ़्टवेयर पर चलाया जा सकता है, और विकिरण को मापने के लिए आवश्यक सेंसर पहले से ही उपलब्ध हैं। हालाँकि, शोधकर्ता नोट करते हैं कि इससे पहले कि यह एक मानक नियम बने, वैज्ञानिकों को कई अलग-अलग प्रकार की दवाओं का परीक्षण करने की आवश्यकता है कि वे विकिरण के प्रति कितनी संवेदनशील हैं। उन्हें यह भी पता लगाने की आवश्यकता है कि गुरुत्वाकर्षण की कमी इन प्रतिक्रियाओं के होने के तरीके को कैसे बदल सकती है। फिलहाल, यह अध्ययन एक स्पष्ट चेतावनी देता है: दवाओं को सुरक्षित रखने के पुराने नियम अंतरिक्ष में काम नहीं करते हैं। गर्मी और विकिरण के संयुक्त खतरे को मापने के एक नए तरीके के बिना, अंतरिक्ष यात्री बिना जाने ही एक्सपायर्ड या जहरीली दवाएं ले जा सकते हैं।