Compartive study of antimicrobial propeties of gold nanoparticles
यह अध्ययन फोरनियर के गैंग्रीन (Fournier's gangrene) से अलग किए गए क्लेबसिएला न्यूमोनिया (Klebsiella pneumoniae) के विरुद्ध दो गोल्ड नैनोपार्टिकल फॉर्मुलेशन की रोगाणुरोधी प्रभावकारिता की तुलना करता है और पाता है कि वे एमोक्सिसिलिन/पोटेशियम क्लैवुलैनेट की तुलना में काफी कम निरोधात्मक गतिविधि प्रदर्शित करते हैं, जबकि एंटीमाइक्रोबियल प्रतिरोध के विरुद्ध उनकी क्षमता का बेहतर मूल्यांकन करने के लिए मानकीकृत विधियों और कार्यात्मक नैनोकणों (functionalized nanoparticles) की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है।
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बैक्टीरियल संक्रमणों के खिलाफ चल रहे युद्ध में, डॉक्टर एक शक्तिशाली उपकरण पर भरोसा करते हैं: एंटीबायोटिक्स। ये दवाएं हानिकारक बैक्टीरिया को बढ़ने से रोकने या उन्हें सीधे मारने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, जिससे मानव शरीर को ठीक होने में मदद मिलती है। हालाँकि, बैक्टीरिया चतुर और अनुकूलनशील होते; समय के साथ, कई बैक्टीरिया ने इन दवाओं का विरोध करना सीख लिया है, जिससे कभी इलाज योग्य संक्रमण फिर से खतरनाक हो गए हैं। जब मानक दवाएं विफल हो जाती हैं, तो वैज्ञानिक लड़ने के लिए नए तरीकों की तलाश करते हैं, जो अक्सर प्रेरणा के लिए सूक्ष्म दुनिया की ओर मुड़ते हैं। रुचि का एक ऐसा ही क्षेत्र गोल्ड नैनोपार्टिकल्स (स्वर्ण नैनोकण) है। ये सोने के अत्यंत सूक्ष्म कण हैं, इतने छोटे कि सैकड़ों कण एक अकेले मानव बाल की चौड़ाई में समा सकते हैं। जबकि गोल्ड नैनोपार्टिकल्स अपने रोगाणुरोधी और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न करने वाले गुणों के लिए जाने जाते हैं, शोधकर्ता अब यह जांच रहे हैं कि क्या ये सूक्ष्म कण सीधे अपने आप बैक्टीरिया पर हमला कर सकते हैं, या क्या कार्यात्मक (फंक्शनलाइज्ड) AuNPs के साथ भविष्य के अध्ययन रोगाणुरोधी प्रतिरोध को रोकने में मदद कर सकते हैं।
कर्नाटक राज्य मुक्त विश्वविद्यालय, भारत के शोधकर्ताओं की एक टीम ने 'क्लेबसिएला निमोनिया' (Klebsiella pneumonia) नामक एक विशिष्ट और जिद्दी प्रकार के बैक्टीरिया के खिलाफ इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया। यह बैक्टीरिया गंभीर संक्रमणों का एक सामान्य कारण है, जिसमें गंभीर घावों में पाए जाने वाले संक्रमण भी शामिल हैं। उत्तर खोजने के लिए, वैज्ञानिकों ने फोरनियर गैंग्रीन (Fournier's gangrene) नामक गंभीर संक्रमण से पीड़ित एक रोगी से नमूने लिए। बैक्टीरिया को प्रयोगशाला सेटिंग में विशेष पोषक प्लेटों पर उगाया गया ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वे एक शुद्ध कल्चर के साथ काम कर रहे हैं। एक बार जब बैक्टीरिया तैयार हो गए, तो टीम ने एक ऐसा परीक्षण तैयार किया जो इस बात की नकल करता है कि डॉक्टर कैसे देखते हैं कि कोई दवा काम करती है या नहीं। उन्होंने बैक्टीरिया को एक जेली जैसी सतह पर समान रूप से फैलाया और उसमें छोटे कुएं, या छेद, किए। इन छेदों में, उन्होंने विभिन्न पदार्थ रखे ताकि यह देखा जा सके कि कौन सा पदार्थ आसपास के क्षेत्र में बैक्टीरिया को बढ़ने से रोकता है।
परीक्षण में तीन विशिष्ट पदार्थ और एक नियंत्रण (कंट्रोल) शामिल थे। दो कुओं में अलग-अलग फार्मास्युटिकल कंपनियों से प्राप्त गोल्ड नैनोपार्टिकल्स के अलग-अलग बैच दिए गए। तीसरे कुएं में एमोक्सिसिलिन और पोटेशियम क्लैवुलैनेटेट के रूप में जानी जाने वाली एक मानक, शक्तिशाली एंटीबायोटिक संयोजन का उपयोग किया गया। चौथे कुएं को केवल एक तरल वाहक के साथ खाली छोड़ दिया गया, जो यह सुनिश्चित करने के लिए एक ब्लैंक चेक के रूप में कार्य करता था कि परिणाम पदार्थों के कारण हैं न कि उनमें मौजूद तरल के कारण। फिर प्लेटों को दो दिनों के लिए एक गर्म वातावरण में छोड़ दिया गया, जिससे बैक्टीरिया को बढ़ने और पदार्थों के आपस में क्रिया करने का समय मिला। वैज्ञानिकों ने कुओं के चारों ओर बनने वाले स्पष्ट घेरों को मापा, जिन्हें 'ज़ोन ऑफ इनहिबिशन' (अवरोध क्षेत्र) कहा जाता है। एक बड़ा स्पष्ट घेरा यह दर्शाता है कि पदार्थ बैक्टीरिया को रोकने में अधिक प्रभावी था।
चौबीस घंटों के बाद, परिणाम स्पष्ट थे। एंटीबायोटिक ने दोनों गोल्ड नैनोपार्टिकल नमूनों की तुलना में काफी बड़ा स्पष्ट क्षेत्र बनाया, जबकि खाली कुएं ने बिल्कुल भी प्रभाव नहीं दिखाया। चालीस आठ घंटों के बाद अंतर और भी स्पष्ट हो गया। एंटीबायोटिक ने 23 मिलीमीटर का स्पष्ट क्षेत्र बनाया। इसकी तुलना में, गोल्ड नैनोपार्टिकल्स के पहले बैच ने 18 मिलीमीटर का क्षेत्र बनाया, और दूसरे बैच ने केवल 15 मिलीमीटर का क्षेत्र बनाया। खाली कुआं अपरिवर्तित रहा, जिसमें बैक्टीरिया सीधे उसके किनारे तक बढ़ रहे थे। ये माप दर्शाते हैं कि हालांकि गोल्ड नैनोपार्टिकल्स में बैक्टीरिया को धीमा करने की कुछ क्षमता थी, लेकिन वे इस विशिष्ट परीक्षण में मानक एंटीबायोटिक उपचार जितने प्रभावी नहीं थे।
शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि ये परिणाम कुछ सीमाओं के साथ आए। सोना एक भारी धातु है जो पानी में आसानी से नहीं घुलता है, जिससे इस प्रकार के परीक्षणों के लिए इसे तरल रूप में तैयार करना कठिन हो जाता है। इस कारण, जेली जैसी अगर (agar) के माध्यम से नैनोपार्टिकल्स के घूमने का तरीका पूरी तरह से समझ में नहीं आया है, और एंटीबायोटिक्स का परीक्षण करने के लिए उपयोग की जाने वाली मानक विधियां गोल्ड नैनोपार्टिकल्स की शक्ति को मापने के लिए पूरी तरह से उपयुक्त नहीं हो सकती हैं। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि, इन विशिष्ट परिस्थितियों में, इस विशेष बैक्टीरिया के विरुद्ध गोल्ड नैनोपार्टिकल्स की रोगाणुरोधी गतिविधि इस प्रकार के संक्रमण के इलाज में स्थापित एंटीबायोटिक उपचारों की तुलना में न्यूनतम थी। लेखकों का सुझाव है कि भविष्य के कार्यों को इन गोल्ड कणों को अधिक प्रभावी बनाने के लिए उनकी सतह को संशोधित करने पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता हो सकती है, बजाय इसके कि केवल कच्चे माल पर ही निर्भर रहा जाए। फिलहाल, डेटा इंगित करता है कि हालांकि गोल्ड नैनोपार्टिकल्स में संभावना है, लेकिन वे इस प्रकार के संक्रमण के इलाज के लिए स्थापित एंटीबायोटिक उपचारों का स्थान लेने के लिए अभी तैयार नहीं हैं।
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