گرافین 'ٹیٹو' روشنی کے ساتھ کارڈیک اریتھمیا کا علاج کرتا ہے۔

17 اپریل 2023 (نانورک نیوزنارتھ ویسٹرن یونیورسٹی اور یونیورسٹی آف ٹیکساس ایٹ آسٹن (UT) کی سربراہی میں محققین نے پہلا کارڈیک امپلانٹ تیار کیا ہے graphene کے, انتہائی مضبوط، ہلکا پھلکا اور ترسیلی خصوصیات کے ساتھ ایک دو جہتی سپر مواد۔ ظاہری شکل میں ایک بچے کے عارضی ٹیٹو کی طرح، نیا گرافین "ٹیٹو" امپلانٹ بالوں کے ایک اسٹرینڈ سے پتلا ہے لیکن پھر بھی کلاسیکی پیس میکر کی طرح کام کرتا ہے۔ لیکن موجودہ پیس میکرز اور ایمپلانٹڈ ڈیفبریلیٹرز کے برعکس، جن کے لیے سخت، سخت مواد کی ضرورت ہوتی ہے جو میکانکی طور پر جسم کے ساتھ مطابقت نہیں رکھتے، نیا آلہ دل کے ساتھ نرمی سے مل جاتا ہے تاکہ بیک وقت دل کی بے قاعدہ دھڑکنوں کو محسوس کیا جا سکے۔ امپلانٹ اتنا پتلا اور لچکدار ہے کہ دل کی نازک شکلوں کے ساتھ ساتھ دھڑکنے والے دل کی متحرک حرکات کا مقابلہ کرنے کے لیے کافی مضبوط اور لچکدار ہے۔ آلے کو چوہے کے ماڈل میں لگانے کے بعد، محققین نے یہ ظاہر کیا کہ گرافین ٹیٹو کامیابی کے ساتھ دل کی بے قاعدہ تالوں کو محسوس کر سکتا ہے اور پھر دل کی قدرتی حرکات کو روکے یا تبدیل کیے بغیر نبضوں کی ایک سیریز کے ذریعے برقی محرک فراہم کر سکتا ہے۔ اس سے بھی بہتر: ٹیکنالوجی آپٹیکل طور پر شفاف بھی ہے، جس سے محققین کو آلہ کے ذریعے دل کو ریکارڈ کرنے اور متحرک کرنے کے لیے آپٹیکل لائٹ کا بیرونی ذریعہ استعمال کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ انسانی دل پر گرافین ٹیٹو کی مثال۔ (تصویر: زیکسو لن، نارتھ ویسٹرن یونیورسٹی) یہ مطالعہ جرنل میں شائع ہوا۔ اعلی درجے کی معدنیات ("کارڈیک اریتھمیا کی تشخیص اور علاج کے لیے گرافین بائیو انٹرفیس")۔ یہ آج تک کا سب سے پتلا کارڈیک امپلانٹ ہے۔ مطالعہ کے سینئر مصنف، نارتھ ویسٹرن کے ایگور ایفیموف نے کہا، "موجودہ پیس میکرز اور ڈیفبریلیٹرز کے لیے ایک چیلنج یہ ہے کہ ان کا دل کی سطح پر چسپاں کرنا مشکل ہے۔" "ڈیفبریلیٹر الیکٹروڈ، مثال کے طور پر، بنیادی طور پر بہت موٹی تاروں سے بنے ہوئے کنڈلی ہیں۔ یہ تاریں لچکدار نہیں ہیں، اور یہ ٹوٹ جاتی ہیں۔ نرم بافتوں کے ساتھ سخت انٹرفیس، دل کی طرح، مختلف پیچیدگیوں کا سبب بن سکتا ہے۔ اس کے برعکس، ہمارا نرم، لچکدار آلہ نہ صرف غیر متزلزل ہے بلکہ زیادہ درست پیمائش فراہم کرنے کے لیے مباشرت اور بغیر کسی رکاوٹ کے براہ راست دل کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔ ایک تجرباتی ماہر امراض قلب، ایفیموف نارتھ ویسٹرن کے میک کارمک سکول آف انجینئرنگ میں بائیو میڈیکل انجینئرنگ کے پروفیسر اور نارتھ ویسٹرن یونیورسٹی فینبرگ سکول آف میڈیسن میں میڈیسن کے پروفیسر ہیں۔ انہوں نے UT میں ایک ریسرچ ایسوسی ایٹ دمتری کیریف کے ساتھ مطالعہ کی شریک قیادت کی۔ Zexu Lin, a Ph.D. ایفیموف کی لیبارٹری میں امیدوار، مقالے کا پہلا مصنف ہے۔

معجزاتی مواد

کارڈیک اریتھمیاس کے نام سے جانا جاتا ہے، دل کی تال کی خرابی اس وقت ہوتی ہے جب دل بہت جلدی یا بہت آہستہ دھڑکتا ہے۔ اگرچہ arrhythmia کے کچھ معاملات سنگین نہیں ہیں، بہت سے معاملات دل کی ناکامی، فالج اور یہاں تک کہ اچانک موت کا باعث بن سکتے ہیں۔ درحقیقت، اریتھمیا سے متعلق پیچیدگیاں ریاستہائے متحدہ میں سالانہ تقریباً 300,000 جانوں کا دعویٰ کرتی ہیں۔ معالج عام طور پر اریتھمیا کا علاج پیس میکرز اور ڈیفبریلیٹرز سے کرتے ہیں جو دل کی غیر معمولی دھڑکنوں کا پتہ لگاتے ہیں اور پھر برقی محرک کے ساتھ تال کو درست کرتے ہیں۔ اگرچہ یہ آلات زندگی بچانے والے ہیں، لیکن ان کی سخت نوعیت دل کی قدرتی حرکات کو روک سکتی ہے، نرم بافتوں کو زخمی کر سکتی ہے، عارضی تکلیف کا باعث بن سکتی ہے اور پیچیدگیاں پیدا کر سکتی ہے، جیسے دردناک سوجن، سوراخ، خون کے جمنے، انفیکشن وغیرہ۔ ان چیلنجوں کو ذہن میں رکھتے ہوئے، ایفیموف اور ان کی ٹیم نے نرم، متحرک بافتوں کے مطابق ہونے کے لیے مثالی بائیو کمپیٹیبل ڈیوائس تیار کرنے کی کوشش کی۔ متعدد مواد کا جائزہ لینے کے بعد، محققین گرافین پر آباد ہوئے، جو کاربن کی جوہری طور پر پتلی شکل ہے۔ اس کے انتہائی مضبوط، ہلکے وزن کی ساخت اور اعلی چالکتا کے ساتھ، گرافین میں اعلی کارکردگی والے الیکٹرانکس، اعلی طاقت والے مواد اور توانائی کے آلات میں بہت سے ایپلی کیشنز کی صلاحیت ہے۔ ایفیموف نے کہا، "جیو مطابقت کی وجوہات کی بناء پر، گرافین خاص طور پر پرکشش ہے۔" "کاربن زندگی کی بنیاد ہے، لہذا یہ ایک محفوظ مواد ہے جو پہلے سے ہی مختلف طبی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ لچکدار اور نرم بھی ہے، جو الیکٹرانکس اور ایک نرم، میکانکی طور پر فعال عضو کے درمیان ایک انٹرفیس کے طور پر اچھی طرح کام کرتا ہے۔" ٹیٹو پیپر پر گرافین امپلانٹ۔ (تصویر: ننگ لیو، آسٹن میں یونیورسٹی آف ٹیکساس)

مارتے ہوئے ہدف کو مارنا

UT میں، مطالعہ کے شریک مصنفین Dimitry Kireev اور Deji Akinwande پہلے ہی سینسنگ کی صلاحیتوں کے ساتھ گرافین الیکٹرانک ٹیٹو (GETs) تیار کر رہے تھے۔ لچکدار اور وزن کے بغیر، ان کی ٹیم کے ای ٹیٹو جسم کی اہم علامات بشمول بلڈ پریشر اور دماغ، دل اور پٹھوں کی برقی سرگرمی کی مسلسل نگرانی کے لیے جلد پر قائم رہتے ہیں۔ لیکن، جب کہ ای ٹیٹو جلد کی سطح پر اچھی طرح کام کرتے ہیں، ایفیموف کی ٹیم کو ان آلات کو جسم کے اندر استعمال کرنے کے لیے نئے طریقوں کی چھان بین کرنے کی ضرورت تھی - براہ راست دل کی سطح پر۔ ایفیموف نے کہا، "یہ ایک بالکل مختلف ایپلی کیشن سکیم ہے۔ "جلد نسبتاً خشک اور آسانی سے قابل رسائی ہے۔ ظاہر ہے، دل سینے کے اندر ہے، اس لیے اس تک رسائی مشکل ہے اور گیلے ماحول میں۔" محققین نے گرافین ٹیٹو کو گھیرنے اور اسے دھڑکتے دل کی سطح پر قائم کرنے کے لیے بالکل نئی تکنیک تیار کی۔ سب سے پہلے، انہوں نے گرافین کو ایک لچکدار، لچکدار سلیکون جھلی کے اندر گھیر لیا - اندرونی گرافین الیکٹروڈ تک رسائی فراہم کرنے کے لیے اس میں ایک سوراخ کے ساتھ۔ اس کے بعد، انہوں نے آہستہ سے گولڈ ٹیپ (10 مائکرون کی موٹائی کے ساتھ) کو لپیٹنے والی پرت پر رکھا تاکہ گرافین اور بیرونی الیکٹرانکس کے درمیان برقی ربط کے طور پر کام کیا جا سکے جو دل کی پیمائش اور حوصلہ افزائی کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ آخرکار انہوں نے اسے دل پر رکھ دیا۔ تمام تہوں کی پوری موٹائی مجموعی طور پر تقریباً 100 مائیکرون کی پیمائش کرتی ہے۔ نتیجے میں آنے والا آلہ جسم کے درجہ حرارت پر فعال طور پر دھڑکتے دل پر 60 دنوں تک مستحکم تھا، جو کہ سرجری یا دیگر علاج کے بعد مستقل پیس میکرز یا تال کے انتظام کے لیے پل کے طور پر استعمال ہونے والے عارضی پیس میکرز کی مدت سے موازنہ ہے۔

آپٹیکل مواقع

آلے کی شفاف نوعیت کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، ایفیموف اور ان کی ٹیم نے جانوروں کے مطالعے میں - دل کی تال کو ٹریک کرنے اور ان میں ترمیم کرنے کے لیے روشنی کا استعمال کرتے ہوئے آپٹو کارڈیوگرافی کی۔ یہ نہ صرف دل کی بیماریوں کی تشخیص اور علاج کا ایک نیا طریقہ پیش کرتا ہے، بلکہ یہ نقطہ نظر آپٹوجنیٹکس کے لیے نئے امکانات بھی کھولتا ہے، جو روشنی کے ساتھ واحد خلیات کو کنٹرول کرنے اور ان کی نگرانی کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ اگرچہ برقی محرک دل کی غیر معمولی تال کو درست کر سکتا ہے، نظری محرک زیادہ درست ہے۔ روشنی کے ساتھ، محققین مخصوص خامروں کو ٹریک کرنے کے ساتھ ساتھ مخصوص دل، عضلات یا اعصابی خلیات سے پوچھ گچھ کر سکتے ہیں۔ ایفیموف نے کہا کہ "ہم بنیادی طور پر برقی اور نظری افعال کو ایک بایو انٹرفیس میں یکجا کر سکتے ہیں۔" "چونکہ گرافین آپٹیکل طور پر شفاف ہے، اس لیے ہم اصل میں اس کے ذریعے پڑھ سکتے ہیں، جو ہمیں ریڈ آؤٹ کی بہت زیادہ کثافت دیتا ہے۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62828.php