Investigating tattoo particles in the porcine model using X-ray phase-contrast tomography

विकसित राष्ट्रों के लाखों लोगों के लिए, त्वचा एक कैनवास है, जिसे स्याही से सजाया गया है जो सतह से परे जाने के लिए सिद्ध हो चुकी है। जब एक टैटू लगाया जाता है, तो सुई पिगमेंट (वर्णक) को डर्मिस में गहराई तक जमा देती है, जो सतह के नीचे त्वचा की मोटी परत होती है। जबकि शरीर इन बाहरी कणों को एक घुसपैसे के रूप में देखता है और उस स्थान पर प्रतिरक्षा कोशिकाओं (इम्यून सेल्स) को भेजता है, इन पिगमेंट की लंबी अवधि की यात्रा काफी हद तक एक रहस्य बनी हुई है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि स्याही के कण त्वचा से लिम्फ नोड्स तक जा सकते हैं, लेकिन वे सटीक यांत्रिकी कि वे कैसे चलते हैं, कैसे क्लस्टर (गुच्छे) बनाते हैं, और समय के साथ शरीर उनके प्रति कैसी प्रतिक्रिया देता है, उन्हें देखना कठिन रहा है। यह अनिश्चितता विशेष रूप से गंभीर है क्योंकि कुछ रंग, विशेष रूप से लाल, कुछ व्यक्तियों में गंभीर एलर्जी प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करने के लिए जाने जाते हैं, फिर भी उन कणों का विशिष्ट व्यवहार जो इन प्रतिक्रियाओं का कारण बनते हैं, पूरी तरह से समझ में नहीं आया है। जीवित ऊतकों के भीतर इन सूक्ष्म कणों को देखने के स्पष्ट तरीके के बिना, नियामक और डॉक्टर टैटू स्याही की सुरक्षा का आकलन करने या यह समझाने में संघर्ष करते रहे हैं कि कुछ लोग इनके प्रति इतनी हिंसक प्रतिक्रिया क्यों देते हैं।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने अभूतपूर्व स्पष्टता के साथ टैटू वाली त्वचा के भीतर देखने के लिए उन्नत इमेजिंग उपकरणों के एक अनूठे संयोजन का सहारा लिया। उन्होंने सूअर के मॉडल का अध्ययन करने का विकल्प चुना, क्योंकि सूअर की त्वचा मोटाई और बनावट दोनों में मानव त्वचा के समान होती है, जो इसे मानव जीव विज्ञान के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है। एक नियंत्रित प्रयोग में, उन्होंने सूअरों की आंतरिक जांघों पर नीली स्याही से टैटू बनाया और फिर प्रक्रिया के एक सप्ताह, दो सप्ताह और चार सप्ताह बाद त्वचा के छोटे नमूने लिए। यह देखने के लिए कि अंदर क्या हो रहा है, वे केवल एक पद्धति पर निर्भर नहीं रहे बल्कि उन्होंने तीन अलग-अलग प्रकार के एक्स-रे और इलेक्ट्रॉन इमेजिंग की परतों का उपयोग किया। सबसे पहले, उन्होंने माइक्रो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी नामक तकनीक का उपयोग किया, जो ऊतक का त्रि-आयामी मानचित्र बनाती है, जिससे वे त्वचा की समग्र परतों और स्याही के बड़े गुच्छों के बैठने के स्थान को देख सके। फिर वे एक बहुत अधिक शक्तिशाली उपकरण के साथ ज़ूम इन हुए, जिसे नैनो-कंप्यूटेड टोमोग्राफी कहा जाता है, जो उन गुच्छों की आंतरिक संरचना को हल (resolve) कर सकता था ताकि यह देखा जा सके कि व्यक्तिगत कण आपस में मिल गए हैं या अलग रहे हैं। अंत में, उन्होंने ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया, जो एक्स-रे के बजाय इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करने वाली एक विधि है, ताकि सबसे सूक्ष्म एकल कणों को देख सकें और स्याही की विशिष्ट रासायनिक संरचना की पहचान कर सकें।

परिणामों ने स्याही के प्रति शरीर की तत्काल प्रतिक्रिया की एक गतिशील कहानी को प्रकट किया। टैटू बनवाने के पहले सप्ताह में, त्वचा में महत्वपूर्ण सूजन देखी गई, जो इस बात का संकेत था कि प्रतिरक्षा प्रणाली बाहरी सामग्री के प्रति सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया दे रही थी। स्याही के कण त्वचा की बाहरी परत के ठीक नीचे जमा हो गए थे, लेकिन वे स्थिर नहीं थे; उनके आसपास का ऊतक सूजन युक्त था। दूसरे सप्ताह तक, सूजन कम होने लगी थी, और ऐसा लग रहा था कि प्रतिरक्षा प्रणाली स्याही के गुच्छों को घेरने (encapsulate) का प्रयास कर रही है, यानी उन्हें दीवार बनाने और शरीर से बाहर निकालने की कोशिश कर रही है। चौथे सप्ताह तक, सूजन काफी हद तक गायब हो गई थी, और स्याही के कण ऊपरी डर्मिस के भीतर एक अधिक स्थिर, स्थिर स्थिति में बैठ गए थे। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि स्याही त्वचा में समान रूप से नहीं फैली बल्कि इसने अलग-अलग एग्रोमेरेट्स (गुच्छे) बनाए, जिन्हें इमेजिंग टूल्स तीन आयामों में ट्रैक कर सकते थे।

हालाँकि, अध्ययन ने इन कणों को मापने के वर्तमान तरीके में एक महत्वपूर्ण सीमा को भी उजागर किया। जब शोधकर्ताओं ने छवियों के आधार पर टाइटेनियम डाइऑक्साइड पिगमेंट की कुल मात्रा की गणना करने की कोशिश की, तो उन्होंने पाया कि उनके स्कैन केवल वहां मौजूद वास्तविक मात्रा का एक छोटा सा हिस्सा ही पहचान पा रहे थे। वे अपेक्षित पिगमेंट सामग्री का केवल 6.4 प्रतिशत ही प्राप्त कर सके। ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि कई व्यक्तिगत स्याही कण बड़े पैमाने के एक्स-रे स्कैनर द्वारा देखे जाने के लिए बहुत छोटे थे, और जो दृश्यमान थे उनमें अक्सर स्पष्ट किनारे नहीं थे, जिससे उन्हें सटीक रूप से गिनना कठिन हो गया। उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली नैनो-इमेजिंग ने दिखाया कि दृश्यमान गुच्छों के भीतर भी, व्यक्तिगत कण एक एकल ठोस द्रव्यमान में विलीन नहीं हुए थे; इसके बजाय, वे कोमल ऊतक द्वारा अलग रहते थे। यह निष्कर्ष बताता है कि स्याही केवल घुलती या एक समान पिंड में नहीं बदलती, बल्कि एक जटिल, खंडित संरचना बनाए रखती है जिसे मानक स्कैनिंग विधियों के साथ मापना कठिन है।

जांच में मानव त्वचा के नमूनों को भी देखा गया, जिसमें एक अज्ञात लाल पिगमेंट के प्रति गंभीर एलर्जी प्रतिक्रिया वाले रोगी की त्वचा भी शामिल थी। हालांकि लाल पिगमेंट स्वयं एक्स-रे स्कैनर्स द्वारा सीधे देखा जाना बहुत धुंधला था, लेकिन ऊतकों को होने वाला नुकसान स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहा था। मानव त्वचा ने सूअर की त्वचा की तुलना में प्रतिक्रिया का एक अलग पैटर्न दिखाया, जिसमें बाहरी त्वचा की परत का मोटा होना और फटना तथा प्रतिरक्षा कोशिकाओं का घना संचय देखा गया, जिसने पुष्टि की कि लाल स्याही ने अधिक आक्रामक सूजन संबंधी प्रतिक्रिया को ट्रिग्गर किया था। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप ही एकमात्र ऐसा उपकरण था जो वास्तविक लाल पिगमेंट कणों को देख सका, जिससे पता चला कि वे नीले स्याही के कणों की तुलना में बहुत कम गुच्छे बनाते हैं। कणों के समूह बनाने के तरीके में यह अंतर, और एक्स-रे स्कैन में उनके कमजोर सिग्नल के साथ मिलकर, यह समझाता है कि लाल स्याही का पता लगाना मानक इमेजिंग के साथ इतना कठिन क्यों है और यह प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए इतनी विशिष्ट समस्याएँ क्यों पैदा कर सकती है।

इन तीन इमेजिंग तकनीकों को मिलाकर, शोधकर्ताओं ने एक पूर्ण चित्र बनाया जो पूरे त्वचा से लेकर एक एकल नैनोपार्टिकल के स्तर तक फैला हुआ है। उन्होंने प्रदर्शित किया कि जबकि बड़े पैमाने के स्कैन यह दिखा सकते हैं कि स्याही कहाँ जाती है और त्वचा कैसे सूजती है, वे व्यक्तिगत कणों के सूक्ष्म विवरणों को छोड़ देते हैं। केवल बढ़ते रूप से शक्तिशाली उपकरणों के साथ एक ही नमूने को देखकर ही वे देख सके कि स्याही अलग-अलग कणों का एक संग्रह है जो ऊतक द्वारा थामे हुए हैं, न कि एक एकल विलय हुआ पिंड। यह मल्टी-स्केल दृष्टिकोण टैटू सुरक्षा को समझने के लिए एक नया ढांचा प्रदान करता है, जो यह दर्शाता है कि स्याही का व्यवहार पहले की तुलना में कहीं अधिक जटिल है। यह सुझाव देता है कि भविष्य के अध्ययनों को कणों के बीच की परस्पर क्रिया को समझने के लिए सरल आयतन माप से आगे देखना चाहिए, जो टैटू स्याही की सुरक्षा में सुधार करने और उन एलर्जी प्रतिक्रियाओं के प्रबंधन के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है जिनसे इतने लोग प्रभावित होते हैं।