خلیات کے برقی میدان نینو پارٹیکلز کو بے قابو رکھتے ہیں۔

خلیات کے برقی میدان نینو پارٹیکلز کو خلیج میں رکھتے ہیں۔

ٹائم سٹیمپ: 23 جنوری 2024 1:16 PM
ماخذ نوڈ: 3081008
جنوری 23، 2024

(نانورک نیوز) ہمارے خلیات کو گھیرنے والی عاجز جھلیوں میں حیرت انگیز سپر پاور ہے: وہ نینو سائز کے مالیکیولز کو دور دھکیل سکتے ہیں جو ان کے قریب پہنچتے ہیں۔ نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف اسٹینڈرڈز اینڈ ٹیکنالوجی (این آئی ایس ٹی) کے سائنسدانوں سمیت ایک ٹیم نے مصنوعی جھلیوں کے استعمال سے معلوم کیا ہے کہ قدرتی جھلیوں کے طرز عمل کی نقل کیوں کرتے ہیں۔ ان کی دریافت اس بات میں فرق پیدا کر سکتی ہے کہ ہم اپنے خلیات کو نشانہ بنانے والے بہت سے منشیات کے علاج کو کس طرح ڈیزائن کرتے ہیں۔

کلیدی لے لو

  • چارج شدہ جھلی جو زندہ خلیوں کے اندر اور اس کے آس پاس موجود ہیں آنے والے نینو میٹر سائز کے ذرات کو مضبوطی سے پیچھے ہٹاتی ہیں - خاص طور پر ایسے ذرات جن میں بجلی کا چارج بہت کم یا کوئی نہیں۔
  • شدید برقی میدان جو جھلیوں سے پیدا ہوتا ہے، چھوٹے چارج شدہ مالیکیولز کے گھنے ہجوم کے ساتھ مل کر میدان اپنی طرف متوجہ کرتا ہے، اس قابل نفرت قوت کو تخلیق کرتا ہے۔
  • بنیادی دریافت میں منشیات کے علاج کے ڈیزائن اور فراہمی کے مضمرات ہوسکتے ہیں، جو اکثر نینو سائز کے مالیکیولز کے گرد بنائے جاتے ہیں جو جھلیوں کو نشانہ بناتے ہیں۔
    • سیل کی جھلییں طاقتور الیکٹرک فیلڈ گریڈینٹ تیار کرتی ہیں جو سیل کی سطح سے پروٹین جیسے نینو سائز کے ذرات کو دور کرنے کے لیے بڑی حد تک ذمہ دار ہوتی ہیں۔ سیل کی جھلییں طاقتور الیکٹرک فیلڈ گریڈینٹ تیار کرتی ہیں جو سیل کی سطح سے پروٹین جیسے نینو سائز کے ذرات کو پیچھے ہٹانے کے لیے بڑی حد تک ذمہ دار ہوتی ہیں - ایک ریپلیشن جو خاص طور پر غیر چارج شدہ نینو پارٹیکلز کو متاثر کرتی ہے۔ اس اسکیمیٹک ڈرائنگ میں، ایک منفی چارج شدہ جھلی (سب سے اوپر، سرخ رنگ میں) چھوٹے، مثبت چارج شدہ مالیکیولز (جامنی دائرے) کو اپنی طرف متوجہ کرتی ہے، جو جھلی کو ہجوم بناتی ہے اور ایک بہت بڑے، غیر جانبدار نینو پارٹیکل (گلابی) کو دور دھکیل دیتی ہے۔ (تصویر: N. Hanacek/NIST)

    تحقیق

    ٹیم کے نتائج، جو کہ میں ظاہر ہوتے ہیں۔ امریکن کیمیکل سوسائٹی کے جرنل (“Charged Biological Membranes Repel Large Neutral Molecules by Surface Dielectrophoresis and Counterion Pressure”)، اس بات کی تصدیق کریں کہ سیل کی جھلیوں سے پیدا ہونے والے طاقتور برقی فیلڈز سیل کی سطح سے نانوسکل ذرات کو پیچھے ہٹانے کے لیے بڑی حد تک ذمہ دار ہیں۔ یہ پسپائی خاص طور پر غیر جانبدار، غیر چارج شدہ نینو پارٹیکلز کو متاثر کرتی ہے، جزوی طور پر کیونکہ چھوٹے، چارج شدہ مالیکیولز برقی میدان جھلی کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں اور بڑے ذرات کو دور کر دیتے ہیں۔ چونکہ بہت سے منشیات کے علاج پروٹینوں اور دیگر نانوسکل ذرات کے ارد گرد بنائے جاتے ہیں جو جھلی کو نشانہ بناتے ہیں، پسپائی علاج کی تاثیر میں کردار ادا کر سکتی ہے۔ نتائج پہلے براہ راست ثبوت فراہم کرتے ہیں کہ برقی فیلڈز پسپائی کے ذمہ دار ہیں۔ NIST کے David Hoogerheide کے مطابق، یہ اثر سائنسی برادری کی طرف سے زیادہ توجہ کا مستحق ہے۔ NIST سینٹر فار نیوٹران کے ماہر طبیعیات ہوجرہائیڈ نے کہا کہ "یہ پسپائی، متعلقہ ہجوم کے ساتھ جو کہ چھوٹے مالیکیولز کا استعمال ہوتا ہے، اس بات میں اہم کردار ادا کرنے کا امکان ہے کہ کس طرح کمزور چارج والے مالیکیول حیاتیاتی جھلیوں اور دیگر چارج شدہ سطحوں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔" تحقیق (NCNR) اور مقالے کے مصنفین میں سے ایک۔ "اس میں منشیات کے ڈیزائن اور ترسیل، اور نینو میٹر پیمانے پر ہجوم والے ماحول میں ذرات کے رویے کے لیے مضمرات ہیں۔" جھلی تقریباً تمام قسم کے خلیوں میں حدود بناتی ہے۔ ایک خلیے میں نہ صرف ایک بیرونی جھلی ہوتی ہے جو اندرونی حصے پر مشتمل ہوتی ہے اور اس کی حفاظت کرتی ہے، بلکہ اکثر اندر دیگر جھلییں ہوتی ہیں، جو آرگنیلز کے حصے بناتی ہیں جیسے کہ مائٹوکونڈریا اور گولگی اپریٹس۔ طبی سائنس کے لیے جھلیوں کو سمجھنا ضروری ہے، کم از کم اس لیے نہیں کہ خلیے کی جھلی میں موجود پروٹین اکثر منشیات کے ہدف ہوتے ہیں۔ کچھ جھلی پروٹین ایسے دروازوں کی طرح ہوتے ہیں جو سیل کے اندر اور باہر جانے والی چیزوں کو منظم کرتے ہیں۔ ان جھلیوں کے قریب کا علاقہ ایک مصروف جگہ ہو سکتا ہے۔ ہزاروں قسم کے مختلف مالیکیول ایک دوسرے اور خلیے کی جھلی پر ہجوم کرتے ہیں - اور جیسا کہ جس نے بھیڑ کو دھکیلنے کی کوشش کی ہے وہ جانتا ہے، یہ مشکل ہو سکتا ہے۔ چھوٹے مالیکیول جیسے نمکیات نسبتاً آسانی کے ساتھ حرکت کرتے ہیں کیونکہ وہ سخت جگہوں پر فٹ ہو سکتے ہیں، لیکن بڑے مالیکیولز، جیسے کہ پروٹین، اپنی حرکت میں محدود ہوتے ہیں۔ Hoogerheide نے کہا، اس قسم کے مالیکیولر ہجوم ایک بہت ہی فعال سائنسی تحقیقی موضوع بن گیا ہے، کیونکہ یہ سیل کے کام کرنے کے طریقے میں حقیقی دنیا کا کردار ادا کرتا ہے۔ سیل کیسا برتاؤ کرتا ہے اس کا انحصار اس سیلولر "سوپ" میں موجود اجزاء کے نازک تعامل پر ہوتا ہے۔ اب، یہ ظاہر ہوتا ہے کہ سیل کی جھلی پر بھی اثر پڑ سکتا ہے، جو اپنے قریب مالیکیولوں کو سائز اور چارج کے لحاظ سے ترتیب دیتا ہے۔ "ہجوم سیل اور اس کے رویے کو کیسے متاثر کرتا ہے؟" انہوں نے کہا. "مثال کے طور پر، اس سوپ میں مالیکیولز کو سیل کے اندر کیسے ترتیب دیا جاتا ہے، جس سے ان میں سے کچھ حیاتیاتی افعال کے لیے دستیاب ہوتے ہیں، لیکن دوسرے نہیں؟ جھلی کا اثر فرق کر سکتا ہے." جبکہ محققین عام طور پر انووں کو منتقل کرنے اور الگ کرنے کے لیے برقی شعبوں کا استعمال کرتے ہیں - ایک تکنیک جسے ڈائی الیکٹروفورسس کہتے ہیں - سائنس دانوں نے نانوسکل پر اس اثر پر بہت کم توجہ دی ہے کیونکہ یہ نینو پارٹیکلز کو منتقل کرنے کے لیے انتہائی طاقتور فیلڈز لیتا ہے۔ لیکن طاقتور فیلڈز وہی ہیں جو برقی چارج شدہ جھلی پیدا کرتی ہے۔ ہوجرہائیڈ نے کہا کہ "نمکین محلول میں جھلی کے قریب برقی میدان جیسا کہ ہمارے جسم پیدا کرتے ہیں، حیران کن طور پر مضبوط ہو سکتا ہے۔" "اس کی طاقت فاصلے کے ساتھ تیزی سے گرتی ہے، بڑے فیلڈ گریڈینٹ بناتی ہے جو ہم نے سوچا تھا کہ قریبی ذرات کو پیچھے ہٹا سکتے ہیں۔ لہذا ہم نے اسے دیکھنے کے لیے نیوٹران بیم کا استعمال کیا۔ نیوٹران ہائیڈروجن کے مختلف آاسوٹوپس کے درمیان فرق کر سکتے ہیں، اور ٹیم نے ایسے تجربات کو ڈیزائن کیا جس نے PEG کے قریبی مالیکیولز پر جھلی کے اثر کو دریافت کیا، ایک پولیمر جو بغیر چارج کے نینو سائز کے ذرات بناتا ہے۔ ہائیڈروجن پی ای جی کا ایک بڑا جزو ہے، اور جھلی اور پی ای جی کو بھاری پانی کے محلول میں ڈبو کر — جو عام پانی کے ہائیڈروجن ایٹموں کی جگہ ڈیوٹیریم سے بنایا جاتا ہے — ٹیم اس بات کی پیمائش کر سکتی ہے کہ پی ای جی کے ذرات جھلی کے کتنے قریب پہنچے۔ انہوں نے ایک تکنیک کا استعمال کیا جسے NCNR میں نیوٹران ریفلوکومیٹری کے نام سے جانا جاتا ہے اور ساتھ ہی اوک رج نیشنل لیبارٹری میں آلات بھی استعمال کیے جاتے ہیں۔ سالماتی حرکیات کے تخروپن کے ساتھ، تجربات نے پہلی بار یہ ثبوت ظاہر کیا کہ جھلیوں کے طاقتور فیلڈ گریڈینٹ پسپائی کے پیچھے مجرم تھے: پی ای جی مالیکیول غیر جانبدار سطحوں کے مقابلے میں چارج شدہ سطحوں سے زیادہ مضبوطی سے پسپا تھے۔ جب کہ نتائج کسی بھی بنیادی طور پر نئی طبیعیات کو ظاہر نہیں کرتے ہیں، Hoogerheide نے کہا، وہ معروف طبیعیات کو غیر متوقع جگہ پر دکھاتے ہیں، اور اس سے سائنسدانوں کو نوٹس لینے کی حوصلہ افزائی کرنی چاہیے - اور اسے مزید دریافت کرنا چاہیے۔ انہوں نے کہا کہ "ہمیں اس کو اپنی سمجھ میں شامل کرنے کی ضرورت ہے کہ چیزیں نانوسکل پر کیسے تعامل کرتی ہیں۔" "ہم نے اس بات چیت کی طاقت اور اہمیت کا مظاہرہ کیا ہے۔

    ٹائم اسٹیمپ:

    سے زیادہ نانوورک