Preparation and in‑vitro screening of yak‑skin collagen/PMVE‑MA composite biomaterials toward biodegradable vascular stents
यह अध्ययन संवहनी स्टेंट (वैस्कुलर स्टेंट) के लिए एक बायोडिग्रेडेबल याक-स्किन कोलेजन/PMVE-MA कंपोजिट विकसित करता है जो बेहतर तापीय स्थिरता और हेमोकम्पैटिबिलिटी प्रदान करता है, लेकिन इसे अपनी अंतर्निहित हाइड्रोफोबिसिटी (जलविरागी गुण) को दूर करने के लिए सतह संशोधन की आवश्यकता है, जो वर्तमान में आवश्यक कोशिकीय आसंजन और घुसपैठ में बाधा डालती है।
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मानव हृदय एक अथक पंप है, लेकिन इसकी ईंधन रेखाएं—कोरोनरी धमनियां—वसायुक्त जमाव से अवरुद्ध हो सकती हैं, जिससे हृदय की मांसपेशियों को ऑक्सीजन की कमी होने लगती है। जब ऐसा होता है, तो डॉक्टर अक्सर रक्त प्रवाह को बहाल करने और वाहिका को खुला रखने के लिए स्टेंट नामक एक छोटी जालीदार नली डालते हैं। दशकों तक, ये स्टेंट धातु के बने होते थे और शरीर के भीतर हमेशा के लिए छोड़ दिए जाते थे। हालांकि उन्होंने तत्काल रुकावट को हल किया, लेकिन एक बाहरी वस्तु की स्थायी उपस्थिति दीर्घकालिक समस्याएं पैदा कर सकती है, जैसे कि पुराना सूजन (क्रोनिक इन्फ्लेमेशन) या समय के साथ वाहिका का फिर से संकुचित होना। वैज्ञानिक एक बेहतर समाधान की तलाश में रहे हैं: एक ऐसा स्टेंट जो ऐसे पदार्थों से बना हो जो धमनी के ठीक होने के बाद सुरक्षित रूप से घुल सके और गायब हो सके, पीछे कोई निशान न छोड़े। चुनौती एक ऐसे पदार्थ को खोजने में है जो शुरुआत में धमनी को खुला रखने के लिए पर्याप्त मजबूत हो, फिर भी शरीर को परेशान किए बिना टूटने के लिए पर्याप्त कोमल हो, और शरीर की अपनी कोशिकाओं को इसके ऊपर बढ़ने के लिए प्रोत्साहित करने में सक्षम हो।
चीन में शोधकर्ताओं की एक टीम ने प्रकृति से प्राप्त पदार्थों और अनुमोदित सिंथेटिक पॉलिमर के एक नए संयोजन की खोज करके इस लक्ष्य की ओर एक कदम बढ़ाया है। उन्होंने कोलेजन पर ध्यान केंद्रित किया, जो जानवरों की त्वचा में पाया जाने वाला एक संरचनात्मक प्रोटीन है जो मानव शरीर के साथ स्वाभाविक रूप से अनुकूल होता है, लेकिन चिकित्सा प्रत्यारोपण (इम्प्लांट) के लिए उपयोग किए जाने के लिए यह अक्सर बहुत कमजोर और जल-घुलनशील होता है। इसे मजबूत करने के लिए, उन्होंने कोलेजन को एक सिंथेटिक पॉलिमर PMVE-MA के साथ मिलाया। याक की त्वचा का चयन इसलिए किया गया क्योंकि इसमें पाया जाने वाला कोलेजन गाय या सूअर के कोलेजन की तुलना में स्वाभाविक रूप से अधिक ताप-प्रतिरोधी और स्थिर होता है, जो एक चिकित्सा उपकरण के लिए संभावित रूप से मजबूत आधार प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने इन दोनों पदार्थों को मिलाकर, मिश्रण को जमाकर और सुखाकर एक स्पंज जैसी मिश्रित सामग्री (कंपोजिट मटेरियल) बनाई। फिर उन्होंने अणुओं को आपस में जोड़ने के लिए एक रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग किया, जिससे सामग्री अधिक टिकाऊ और शरीर में बहुत जल्दी घुलने के प्रति प्रतिरोधी बन गई।
टीम ने इस मिश्रण के लिए एकदम सही रेसिपी खोजने में काफी प्रयास किया। उन्होंने याक कोलेजन और सिंथेटिक पॉलिमर के विभिन्न अनुपात का परीक्षण किया, उन्हें मिलाने के तापमान में बदलाव किया, और घोल को हिलाने (स्टिरिंग) की अवधि को समायोजित किया। उनका लक्ष्य कई प्रतिस्पर्धी आवश्यकताओं के बीच संतुलन बनाना था: सामग्री इतनी मजबूत होनी चाहिए कि वह दबने का विरोध कर सके, एक स्थिर और अनुमानित गति से घुल सके, और रक्त कोशिकाओं को नुकसान न पहुँचाए। एक व्यवस्थित परीक्षण प्रक्रिया के माध्यम से, उन्होंने एक इष्टतम मिश्रण की पहचान की जहाँ कोलेजन और पॉलिमर को एक विशिष्ट अनुपात में मिलाया गया था, मध्यम तापमान पर हिलाया गया था, और एक निश्चित समय के लिए प्रतिक्रिया करने दिया गया था। परिणामी सामग्री ने चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए आशाजनक संकेत दिखाए। इसने तरल में भीगे रहने पर भी अपना आकार बनाए रखा, बिना किसी नुकीले टुकड़ों में टूटे दो सप्ताह में धीरे-धीरे घुल गया, और लाल रक्त कोशिकाओं को बहुत कम नुकसान पहुँचाया, जिसमें कोशिका फटने की दर चिकित्सा उपकरणों के लिए सुरक्षा सीमा से काफी नीचे थी।
हालाв, अध्ययन ने एक महत्वपूर्ण और अप्रत्याशित बाधा का खुलासा किया जो इस सामग्री को रोगियों में उपयोग के लिए तैयार होने से रोकती है। जबकि यह सामग्री रक्त के साथ सह-अस्तित्व बनाने में उत्कृष्ट थी, यह जीवित ऊतकों (टिश्यू) की कोशिकाओं के साथ बातचीत करने के मामले में पूरी तरह विफल रही। कंपोजिट की सतह अत्यधिक जल-विकर्षक (हाइड्रोफोबिक) निकली। शरीर के भीतर, कोशिकाओं को एक ऐसी सतह की आवश्यकता होती है जो उन्हें चिपकने, फैलने और बढ़ने की अनुमति दे। क्योंकि इस सामग्री ने पानी को विकर्षित किया, इसने उन प्रोटीनों को भी विकर्षित किया जिनका उपयोग कोशिकाएं खुद को स्थिर करने के लिए करती हैं। जब शोधकर्ताओं ने मानव लिवर कोशिकाओं को यह परीक्षण करने के लिए सामग्री पर रखा कि वे कितनी अच्छी तरह जुड़ेंगी और बढ़ेंगी, तो कोशिकाएं मुश्किल से ही चिपकीं। आठ दिनों के बाद भी, कोशिकाएं बिखरी हुई और विरल रहीं, जो एक स्वस्थ परत बनाने या स्पंज जैसी संरचना में गहराई तक प्रवेश करने में विफल रहीं। इस सामग्री ने रक्त को इसके ऊपर सुरक्षित रूप से बहने दिया, लेकिन इसने प्रभावी रूप से शरीर की अपनी कोशिकाओं को इसके साथ एकीकृत होने से रोक दिया।
यह निष्कर्ष चिकित्सा प्रत्यारोपणों के डिजाइन में एक महत्वपूर्ण अंतर को उजागर करता है: एक पदार्थ रक्त के लिए सुरक्षित हो सकता है लेकिन ऊतक वृद्धि के लिए सुरक्षित नहीं हो सकता है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि याक-कोलेजन कंपोजिट में घुलने वाले स्टेंट के लिए आवश्यक भौतिक शक्ति और क्षरण की गति है, लेकिन इसकी सतह के गुण वर्तमान में जीवित कोशिकाओं के लिए प्रतिकूल हैं। अत्यधिक जल-विकर्षक प्रकृति एक ऐसी बाधा पैदा करती है जो कोशिकाओं को जुड़ने और वाहिका की दीवार को ठीक करने से रोकती है। इससे पहले कि यह सामग्री नैदानिक उपयोग की ओर बढ़ सके, सतह को संशोधित करने की आवश्यकता होगी ताकि इसे कोशिकाओं के लिए अधिक स्वागत योग्य बनाया जा सके, शायद उन्हें आकर्षित करने वाले रासायनिक समूहों को जोड़कर या सतह की बनावट को बदलकर। यह अध्ययन एक महत्वपूर्ण अनुस्मारक के रूप में कार्य करता है कि एक बायोडिग्रेडेबल स्टेंट विकसित करने के लिए दो बहुत अलग प्रकार के नियमों को संतुष्ट करना आवश्यक है: एक जो रक्तप्रवाह में जीवित रहने के लिए है और दूसरा जो शरीर को इसके चारों ओर ठीक होने के लिए आमंत्रित करने के लिए है।
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