इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेंसर युक्त एक नया अत्यधिक संवेदनशील, कम लागत वाला, पॉइंट-ऑफ-केयर डिवाइस, रोगी के बिस्तर पर ही सेप्सिस का शीघ्र निदान करने में मदद कर सकता है।

सेप्सिस संक्रमण के कारण होने वाली एक गंभीर चिकित्सीय स्थिति है और इससे कई अंगों के खराब होने के अलावा सदमा और यहां तक कि मृत्यु भी हो सकती है। इसलिए इसका समय पर उपचार और रोगी के परिणामों में सुधार के लिए शीघ्र और सटीक निदान अत्यंत महत्वपूर्ण है, जिसका मृत्यु दर पर सीधा प्रभाव पड़ता है। विशिष्ट बायोमार्करों की सटीक और संवेदनशील पहचान से शीघ्र निदान संभव है। ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया की बाहरी झिल्ली का एक विषैला घटक, एंडोटॉक्सिन, एक प्रमुख बायोमार्कर के रूप में कार्य करता है, जो सेप्सिस का कारण बनने वाले संक्रमण की उपस्थिति का संकेत देता है।

राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी संस्थान, कालीकट के वैज्ञानिकों के एक समूह ने एंडोटॉक्सिन का तेजी से और सटीक रूप से पता लगाने के लिए आठ अलग-अलग सेंसर आर्किटेक्चर और एक संवेदनशील, कम लागत वाला, पोर्टेबल उपकरण विकसित किया है, जिसका उपयोग भविष्य में रोगी के बिस्तर के पास ही किया जा सकेगा।

राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी संस्थान, कालीकट की प्रोफेसर डॉ. एन. संध्यारानी और उनकी टीम द्वारा विकसित किए गए इन सेंसरों में से सात में इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्शन का इस्तेमाल किया गया और एक में ऑप्टिकल डिटेक्शन का इस्तेमाल किया गया। सभी सेंसरों में, संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए उचित रूप से संशोधित नैनोमटेरियल जैसे सोने के परमाणु समूह या नैनोकण, सीयूओ, या सीयू नैनोक्लस्टर, एमओएस2_, रिड्यूस्ड ग्रेफीन ऑक्साइड, या कार्बन नैनोट्यूब का इस्तेमाल किया गया।

लैंगमुइर पत्रिका में प्रकाशित एक शोधपत्र में, टीम ने लिपोपॉलीसेकेराइड (एलपीएस) के चयनात्मक पता लगाने के लिए डिज़ाइन की गई एक अत्यधिक संवेदनशील इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर चिप का प्रदर्शन किया है, जो ऑन-साइट पता लगाने के लिए एक पोर्टेबल विश्लेषक के साथ संगत है। यह सेंसर फंक्शनलाइज्ड सीएनटी (एफसीएनटी) और कॉपर (I) ऑक्साइड नैनोकणों (सीयू₂ओ) का उपयोग करके बनाया गया है।

चयनात्मकता में सुधार के लिए एलपीएस-बाइंडिंग एप्टामर्स या पॉलीमिक्सिन बी के साथ एंडोटॉक्सिन के विशिष्ट बंधन का उपयोग किया गया। सभी सेंसरों ने उच्च चयनात्मकता प्रदर्शित की और अन्य हस्तक्षेपकारी यौगिकों की उपस्थिति में एंडोटॉक्सिन का पता लगाया। मानक योग विधि द्वारा फार्मास्यूटिकल दवा-बाइफेसिक आइसोफेन इंसुलिन, फलों के रस और संपूर्ण रक्त में भी एंडोटॉक्सिन की उपस्थिति का पता लगाया गया। सभी मामलों में एंडोटॉक्सिन की पुनर्प्राप्ति 2 प्रतिशत त्रुटि के अंदर थी।

इनमें से दो विद्युत-रासायनिक प्लेटफार्मों ने जल के नमूनों में ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया, विशेष रूप से ई. कोलाई का संवेदनशील पता लगाने में सक्षम बनाकर बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया।

यह विश्लेषण दर्शाता है कि इन प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करके ई. कोलाई का परिमाणीकरण पारंपरिक जैविक विधियों के बराबर है और विश्लेषण समय को भी कम करता है। यह जल गुणवत्ता की कुशल निगरानी के लिए उनकी क्षमता को उजागर करता है।

विभिन्न इलेक्ट्रोकेमिकल सेंसर सतहों के निर्माण के बाद, हमारी टीम ने एक पॉइंट-ऑफ-केयर उपकरण बनाने पर ध्यान केंद्रित किया। टीम ने विशेष रूप से एंडोटॉक्सिन का पता लगाने के लिए एक पोर्टेबल और किफ़ायती इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेंसर प्रोटोटाइप का डिज़ाइन, निर्माण और परीक्षण किया है। यह उपकरण एक मानक योग विधि का उपयोग करके रक्त सीरम में एंडोटॉक्सिन का पता लगाता है और 10 मिनट के भीतर परिणाम प्रदान करता है।

 

चित्र :  सेंसर चिप और उपकरण की कार्यप्रणाली को दर्शाता योजनाबद्ध आरेख (i) पोर्टेबल एंडोटॉक्सिन डिटेक्शन डिवाइस के चित्र, (ii) डिवाइस के लिए एंड्रॉइड स्मार्टफोन यूजर इंटरफेस में संचालन चरण, (iii) (ए) रक्त के नमूनों और (बी) अंगूर के रस के नमूनों में डिवाइस द्वारा एंडोटॉक्सिन डिटेक्शन का कैलिब्रेशन प्लॉट लॉग (जी एमएल ^–1 में एंडोटॉक्सिन की सांद्रता ) बनाम प्राप्त वोल्टेज में परिवर्तन प्लॉट किया गया है

 

विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के नैनो मिशन द्वारा समर्थित इस शोध के परिणामस्वरूप बायोसेंसर्स एंड बायोइलेक्ट्रॉनिक्स, लैंगमुइर (दो कवर पेज), एनालिस्ट और एनालिटिका चिमिका एक्टा जैसी प्रतिष्ठित अंतरराष्ट्रीय पत्रिकाओं में इसका सात बार प्रकाशन हुआ है और प्रोटोटाइप डिवाइस के लिए एक पेटेंट प्रदान किया गया है।

शोधकर्ता अब इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन को परिष्कृत करके प्रोटोटाइप डिवाइस की संवेदनशीलता में सुधार कर रहे हैं, ताकि तीव्र, बेडसाइड बायोमार्कर का पता लगाने के लिए उपयुक्त एक अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक पॉइंट-ऑफ-केयर (पीओसी) डिवाइस को सक्षम किया जा सके।

***

एमजी/केसी/एसएस/वाईबी

(Release ID: 2147709)