Dysprosium orthoferrite nanoarchitectures enable chemo-photothermal therapy and enhanced therapeutic Selectivity in triple-negative breast cancer

कैंसर का उपचार अक्सर एक कठिन संतुलन बनाने जैसा होता है: ट्यूमर को नष्ट करने के लिए पर्याप्त दवा पहुँचाना और साथ ही उसके आसपास के स्वस्थ ऊतकों को बचाना। यह चुनौती विशेष रूप से ट्रिपल-नेगेटिव ब्रेस्ट कैंसर के मामले में गंभीर हो जाती है, जो एक आक्रामक प्रकार का रोग है और जो मानक हार्मोनल उपचारों पर प्रतिक्रिया नहीं देता है और अक्सर पारंपरिक कीमोथेरेपी का विरोध करता है। इसे संबोधित करने के लिए, वैज्ञानिक नैनोमेडिसिन विकसित कर रहे हैं, जो एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें रोगग्रस्त कोशिकाओं तक सीधे दवा पहुँचाने के लिए सूक्ष्म वाहकों (कैरियर्स) का उपयोग किया जाता है। इस दृष्टिकोण में एक प्रमुख रणनीति कीमोथेरेपी को फोटोथर्मल थेरेपी के साथ जोड़ना है। इस पद्धति में, कणों को इस तरह डिज़ाइन किया जाता है कि वे प्रकाश को अवशोषित कर सकें और उसे ऊष्मा (हीट) में बदल सकें, जिससे कैंसर कोशिकाओं को नुकसान पहुँच सकता है या ठीक वहीं दवा जारी करने में मदद मिल सकती है जहाँ उनकी आवश्यकता है। लक्ष्य एक ऐसी प्रणाली बनाना है जो एक निर्देशित मिसाइल की तरह कार्य करे, जो सटीकता के साथ ट्यूमर पर प्रहार करे और शरीर के बाकी हिस्सों को कम से कम नुकसान पहुँचाए।

भारत के करunya इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी एंड साइंसेज के शोधकर्ताओं ने एक नए प्रकार के नैनोकणों को इंजीनियर किया है जिन्हें इस दोहरी भूमिका को निभाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उन्होंने डिस्प्रोसियम ऑर्थोफेराइट से बनी सूक्ष्म संरचनाएं बनाई हैं, जो एक दुर्लभ-पृथ्वी सामग्री है और अपने चुंबकीय और प्रकाश-अवशोषित गुणों के लिए जानी जाती है। इन कणों को मानव शरीर के लिए सुरक्षित और प्रभावी बनाने के लिए, वैज्ञानिकों ने उन्हें हयालूरोनिक एसिड और बीटा-साइक्लोडेक्सट्रिन के मिश्रण से लेपित किया है। हयालूरोनिक एसिड एक ऐसा पदार्थ है जो शरीर में स्वाभाविक रूप से पाया जाता है और एक 'होमिंग सिग्नल' के रूप में कार्य करता है, जो कणों को उन कैंसर कोशिकाओं की ओर निर्देशित करता है जिनकी सतह पर विशिष्ट रिसेप्टर्स होते हैं। बीटा-साइक्लोडेक्सट्रिन दवा को अपनी जगह पर बनाए रखने और उसके रिलीज को नियंत्रित करने में मदद करता है। टीम ने इन लेपित कणों में 5-फ्लूओरोयूरैसिल लोड किया, जो स्तन कैंसर के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली एक सामान्य कीमोथेरेपी दवा है, और प्रयोगशाला में ट्रिपल-नेगेटिव ब्रेस्ट कैंसर कोशिकाओं के विरुद्ध इस प्रणाली के कार्य करने की प्रभावशीलता का परीक्षण किया।

परिणामों ने दिखाया कि नैनोकण निकट-अवरक्त (नियर-इन्फ्रारेड) प्रकाश को अवशोषित करने में अत्यधिक प्रभावी थे, जो एक प्रकार का प्रकाश है जो मानव ऊतकों में प्रवेश कर सकता है। जब शोधकर्ताओं ने कणों पर 808-नैनोमीटर लेजर चमकाया, तो वे तेजी से गर्म हो गए। इस ऊष्मा रूपांतरण की दक्षता 68 प्रतिशत मापी गई, जिसका अर्थ है कि कणों ने सफलतापूर्वक अधिकांश प्रकाश ऊर्जा को थर्मल ऊर्जा में बदल दिया। यह हीटिंग क्षमता महत्वपूर्ण थी क्योंकि इसने शोधकर्ताओं को कीमोथेरेपी दवा को सक्रिय करने और साथ ही कैंसर कोशिकाओं पर ऊष्मा लगाने की अनुमति दी। परीक्षणों में, नैनोकण स्थिर रहे और बिना अपना कार्य खोए बार-बार गर्म और ठंडा किए जा सकते थे, जो यह सुझाव देता है कि वे संभावित चिकित्सा उपयोग के लिए पर्याप्त टिकाऊ हैं।

जब टीम ने दवा-युक्त नैनोकणों का परीक्षण ट्रिपल-नेगेटिव ब्रेस्ट कैंसर कोशिकाओं पर किया, तो उन्होंने केवल दवा के साथ उपचार करने और दवा के साथ लेजर लाइट के संयोजन के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर देखा। लेजर के बिना, नैनोकण अभी भी कैंसर कोशिकाओं को मार रहे थे, लेकिन जब लेसर चालू किया गया तो प्रभाव बहुत अधिक शक्तिशाली था। कणों से उत्पन्न ऊष्मा और कीमोथेरेपी दवा के संयोजन ने कैंसर कोशिकाओं को विभाजित होने से रोक दिया और अंततः उन्हें नष्ट कर दिया। शोधकर्ताओं ने पाया कि कैंसर कोशिकाओं को आधा मारने के लिए आवश्यक दवा की सांद्रता लेजर के उपयोग के साथ लगभग आधी रह गई, जो दोनों उपचारों के बीच एक शक्तिशाली तालमेल का संकेत देती है। लेजर से उपचारित कोशिकाओं ने स्पष्ट रूप से क्षति के लक्षण दिखाए, जिनमें सिकुड़ना, आकार खोना और टूटकर बिखर जाना शामिल है, जो कोशिका मृत्यु के लक्षण हैं।

महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि यह दृष्टिकोण चयनात्मक है, जिसका अर्थ है कि यह कैंसर को लक्षित करता है जबकि स्वस्थ कोशिकाओं को काफी हद तक अप्रभावित छोड़ देता है। जब उन्हीं नैनोकणों का परीक्षण सामान्य मानव किडनी कोशिकाओं पर किया गया, जो स्वस्थ ऊतकों के मॉडल के रूप में कार्य करती हैं, तो परिणाम बहुत अलग थे। उच्च सांद्रता पर भी, नैनोकणों ने इन स्वस्थ कोशिकाओं को न्यूनतम नुकसान पहुँचाया। स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाने के लिए आवश्यक दवा की मात्रा कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए आवश्यक मात्रा से कहीं अधिक थी। प्रभावी कैंसर खुराक और स्वस्थ ऊतकों के लिए विषाक्त खुराक के बीच यह विस्तृत अंतर बताता है कि यह प्रणाली वर्तमान कीमोथेरेपी विधियों की तुलना में कम दुष्प्रभावों के साथ एक सुरक्षित उपचार विकल्प प्रदान कर सकती है।

कैंसर से परे, शोधकर्ताओं ने यह भी पता लगाया कि क्या यह तकनीक जीवाणु संक्रमण (बैक्टीरियल इन्फेक्शन) से भी लड़ सकती है, जो एंटीबायोटिक प्रतिरोध बढ़ने के साथ एक बढ़ती चिंता है। उन्होंने नैनोकणों में जेंटामाइसिन, एक एंटीबायोटिक, लोड किया और विभिन्न बैक्टीरिया के विरुद्ध इसका परीक्षण किया। कैंसर प्रयोगों के समान, बैक्टीरिया तब भी अधिक असुरक्षित थे जब नैनोकणों को लेजर द्वारा सक्रिय किया गया था। कणों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा ने एंटीबायोटिक को बैक्टीरिया की कोशिकाओं में अधिक प्रभावी ढंग से प्रवेश करने में मदद की और बैक्टीरिया की झिल्लियों को अतिरिक्त भौतिक क्षति भी पहुँचाई। इस दोहरी क्रिया ने सिस्टम को उन खुराकों पर भी बैक्टीरिया को मारने में सक्षम बनाया जो बिना लेजर के आवश्यक होतीं, जिससे मानक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी संक्रमणों के इलाज का एक नया तरीका मिल सकता है।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि ये डिस्प्रोसियम ऑर्थोफेराइट नैनोकण भविष्य के चिकित्सा उपचारों के लिए एक आशाजनक मंच हैं। उन्होंने कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने, दवा को नियंत्रित तरीके से छोड़ने और चिकित्सा को बढ़ाने के लिए ऊष्मा उत्पन्न करने की क्षमता को सफलतापूर्वक जोड़ा। हालांकि यह शोध प्रयोगशाला सेटिंग में किया गया था और अभी तक मनुष्यों पर इसका परीक्षण नहीं किया गया है, फिर भी ये निष्कर्ष इसके आगे के विकास के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करते हैं। लेजर के साथ चिकित्सा को चालू और बंद करने की क्षमता, प्राकृतिक लक्ष्यीकरण क्षमता वाले कोटिंग के साथ मिलकर, नियंत्रण का एक ऐसा स्तर प्रदान करती है जो भविष्य में आक्रामक कैंसर और दवा-प्रतिरोधी संक्रमणों के प्रबंधन के तरीके को महत्वपूर्ण रूप से सुधार सकता है।