एमआईटी का स्व-ऑक्सीजनीकरण प्रत्यारोपण मधुमेह के उपचार में क्रांति ला सकता है

ऑक्सीजन आपूर्ति चुनौतियों का समाधान

इम्यूनोसप्रेसेन्ट के उपयोग से बचने का एक अन्य तरीका प्रत्यारोपित कोशिकाओं को एक लचीले उपकरण में लपेटना है जो कोशिकाओं को प्रतिरक्षा प्रणाली से बचाता है। हालाँकि, इन संपुटित कोशिकाओं के लिए ऑक्सीजन की विश्वसनीय आपूर्ति खोजना चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है।

कुछ प्रायोगिक उपकरणों, जिनमें पहले से ही नैदानिक ​​​​परीक्षणों में परीक्षण किया जा रहा है, में एक ऑक्सीजन कक्ष होता है जो कोशिकाओं को ऑक्सीजन की आपूर्ति करता है, लेकिन कक्ष को समय-समय पर पुनः लोड करने की आवश्यकता होती है। अन्य शोधकर्ताओं ने ऐसे प्रत्यारोपण विकसित किए हैं जिनमें रासायनिक एजेंट शामिल हैं जो ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, लेकिन ये एजेंट भी अंततः समाप्त हो जाते हैं।

एमआईटी टीम ने एक और तरीका अपनाया, पानी को विभाजित करके असीमित ऑक्सीजन उत्पादन किया। यह विधि डिवाइस के भीतर एक प्रोटॉन एक्सचेंज झिल्ली के माध्यम से प्राप्त की जाती है, एक तकनीक जिसका उपयोग मूल रूप से ईंधन कोशिकाओं में हाइड्रोजन उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यह झिल्ली जलवाष्प (जो मानव शरीर में प्रचुर मात्रा में होती है) को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में अलग करती है। हाइड्रोजन हानिरहित रूप से फैलता है, जबकि ऑक्सीजन एक भंडारण कक्ष में प्रवेश करती है और एक पतली ऑक्सीजन-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से आइलेट कोशिकाओं को आपूर्ति की जाती है।

इस पद्धति का एक बड़ा फायदा यह है कि इसमें किसी तार या बैटरी की आवश्यकता नहीं होती है। इस जल वाष्प को अलग करने के लिए एक छोटे वोल्टेज (लगभग 2 वोल्ट) की आवश्यकता होती है, जो अनुनाद प्रेरक युग्मन नामक एक घटना का उपयोग करके उत्पन्न होता है। शरीर के बाहर स्थित ट्यून किए गए चुंबकीय कॉइल डिवाइस के भीतर एक छोटे, लचीले एंटीना को शक्ति संचारित करते हैं, जिससे वायरलेस पावर ट्रांसफर सक्षम होता है। इसके लिए एक बाहरी कुंडल की आवश्यकता होती है, जिसे शोधकर्ताओं ने रोगी की त्वचा पर एक पैच के रूप में पहना जा सकता है।

आशाजनक प्रायोगिक परिणाम

अमेरिकी क्वार्टर के आकार का एक उपकरण बनाने के बाद, शोधकर्ताओं ने मधुमेह चूहों पर इसका परीक्षण किया। चूहों के एक समूह को ऑक्सीजन पैदा करने वाली और पानी को अलग करने वाली झिल्लियों वाला एक उपकरण मिला, और दूसरे समूह को एक उपकरण मिला जिसमें आइलेट कोशिकाएं थीं लेकिन पूरक ऑक्सीजन के बिना। उपकरणों को पूरी तरह कार्यात्मक प्रतिरक्षा प्रणाली वाले चूहों में चमड़े के नीचे प्रत्यारोपित किया गया था।

शोधकर्ताओं ने पाया कि जिन चूहों में ऑक्सीजन पैदा करने वाले उपकरण प्रत्यारोपित किए गए, वे स्वस्थ जानवरों की तुलना में सामान्य रक्त शर्करा के स्तर को बनाए रखने में सक्षम थे। हालाँकि, जिन चूहों को गैर-ऑक्सीजनयुक्त उपकरण प्राप्त हुआ, उनमें लगभग दो सप्ताह के भीतर हाइपरग्लेसेमिया (रक्त शर्करा में वृद्धि) विकसित हो गई।

आमतौर पर, किसी भी प्रकार के चिकित्सा उपकरण को शरीर में प्रत्यारोपित करने के बाद, प्रतिरक्षा प्रणाली के हमले से निशान ऊतक का निर्माण होता है, जिसे फाइब्रोसिस के रूप में जाना जाता है, जो उपकरण की प्रभावशीलता को कम कर देता है। इस अध्ययन में उपयोग किए गए इम्प्लांट के चारों ओर यह निशान ऊतक बना था, लेकिन डिवाइस ने रक्त शर्करा के स्तर को सफलतापूर्वक नियंत्रित किया, जिससे पता चला कि इंसुलिन अभी भी डिवाइस से बाहर फैलने में सक्षम था और ग्लूकोज इसमें प्रवेश करने में सक्षम था।

इस दृष्टिकोण का उपयोग उन कोशिकाओं को वितरित करने के लिए भी किया जा सकता है जो अन्य प्रकार के चिकित्सीय प्रोटीन का उत्पादन करते हैं जिन्हें दीर्घकालिक प्रशासन की आवश्यकता होती है। अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पाया कि उपकरण उन कोशिकाओं को भी जीवित रखता है जो एरिथ्रोपोइटिन का उत्पादन करती हैं, एक प्रोटीन जो लाल रक्त कोशिकाओं के उत्पादन को उत्तेजित करता है।

भविष्य का दृष्टिकोण

एंडरसन ने कहा, "हम आशावादी हैं कि जीवित चिकित्सा उपकरण बनाना संभव है जो शरीर में रह सकते हैं और मांग पर दवाओं का उत्पादन कर सकते हैं।" "ऐसी कई बीमारियाँ हैं जहाँ मरीज़ों को बाह्य रूप से, कभी-कभी बार-बार प्रोटीन लेने की ज़रूरत होती है। अगर हम हर दूसरे हफ्ते में इन्फ्यूजन की ज़रूरत को एक ऐसे इम्प्लांट से बदल सकते हैं जो लंबे समय तक काम करता है, तो मुझे लगता है कि यह वास्तव में बहुत सारे मरीज़ों की मदद कर सकता है।"

शोधकर्ता अब इस उपकरण को बड़े जानवरों और अंततः मनुष्यों पर परीक्षण करने के लिए अनुकूलित करने की योजना बना रहे हैं। मानव उपयोग के लिए, वे च्यूइंग गम के टुकड़े के आकार का एक प्रत्यारोपण विकसित करने की उम्मीद करते हैं। वे यह परीक्षण करने की भी योजना बना रहे हैं कि क्या उपकरण शरीर में अधिक समय तक रह सकता है।

कृष्णन ने कहा, "हम जिन सामग्रियों का उपयोग कर रहे हैं वे स्वाभाविक रूप से स्थिर और लंबे समय तक चलने वाली हैं, इसलिए मुझे लगता है कि इस तरह का दीर्घकालिक संचालन संभव है और हम इसी पर काम कर रहे हैं।"

लैंगर ने कहा, "हम इन निष्कर्षों को लेकर बहुत उत्साहित हैं, हमारा मानना ​​है कि एक दिन यह मधुमेह और अन्य बीमारियों के इलाज के लिए एक बिल्कुल नया तरीका प्रदान करेगा।"

इस शोध को जेडीआरएफ, लियोना एम. और हैरी बी. हेल्मस्ले चैरिटेबल ट्रस्ट और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ बायोमेडिकल इमेजिंग एंड बायोइंजीनियरिंग ऑफ द नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ के अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था।