কিছু দিন আগে, শেনজেন ইনস্টিটিউট অফ অ্যাডভান্সড টেকনোলজির ডাই ঝুওজুন এবং লিউ ঝিউয়ানের গবেষণা দল, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস জীবন্ত কার্যকরী উপকরণের ক্ষেত্রে দ্রুত মেরামতযোগ্য জীবন্ত উপকরণগুলির জন্য একটি নতুন নির্মাণ ধারণা প্রস্তাব করেছিল এবং এই ধারণাটিকে আরও রূপান্তরিত করেছিল। এক ধরনের জীবন্ত উপাদানে। ইউনিভার্সাল লিভিং ম্যাটেরিয়াল কম্বিনেশন পদ্ধতিটি নতুন প্রয়োগের ক্ষেত্রে উন্নীত করা হবে যেমন বুদ্ধিমান উৎপাদন এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইসের সমাবেশ। এই অর্জনটি সিন্থেটিক বায়োলজির ক্ষেত্রে জৈবপ্রযুক্তি (বিটি) এবং তথ্য প্রযুক্তি (আইটি) একীভূত করার জন্য গবেষণা দলের একটি নতুন প্রচেষ্টা। প্রাসঙ্গিক গবেষণা ফলাফল প্রকৃতি রাসায়নিক জীববিজ্ঞান প্রকাশিত হয়েছে.
স্ব-নিরাময় উপকরণ এমন একটি ধারণা নয় যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে চালু করা হয়েছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে একটি পোশাকের ব্র্যান্ড এর আগে পোশাক সামগ্রী চালু করেছে যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে মেরামত করা যায়। নীতি খুব সহজ. এটি শুধুমাত্র থ্রেডের শক্তি বৃদ্ধি করে, যাতে লোহার পেরেক ঢোকানোর পরে থ্রেডটি কাটা যায় না, তবে শুধুমাত্র থ্রেডটি আলাদা করা হয়। যাইহোক, যেমন একটি উপাদান মহান সীমাবদ্ধতা আছে, এবং এর মেরামতের ফাংশন আর ধারালো মত বিভাজনের মুখে কাজ করতে পারে না।
তারপর থেকে, বিজ্ঞানীরা টেক্সটাইলের জন্য আবরণ সামগ্রীর দিকে তাদের মনোযোগ দিয়েছেন। স্কুইডের রিং-ডেন্টিন (এসআরটি) প্রোটিনের "স্ব-নিরাময়" বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এসআরটি প্রোটিন-কোটেড টেক্সটাইলে কয়েক ফোঁটা উষ্ণ জল ফেলুন এবং তারপরে বিভাগগুলিকে ওভারল্যাপ করুন এবং প্রায় 60 সেকেন্ডের জন্য টিপুন, এবং বিভাগগুলি আবার সংযুক্ত হবে।
যাইহোক, এই ধরনের স্ব-নিরাময় উপকরণ এবং আমাদের কল্পনা করা স্ব-নিরাময় উপকরণগুলির মধ্যে এখনও একটি বড় ব্যবধান রয়েছে। সংক্ষেপে, এই ধরনের মেরামত পদ্ধতি স্ব-নিরাময় দ্বারা ফ্র্যাকচার পৃষ্ঠকে সেতু করতে পারে না। অন্যদিকে, বিশুদ্ধ প্রোটিন উপাদান আর জীবন্ত কোষে প্রোগ্রামযোগ্য হওয়ার সম্পত্তি নেই।
জীবন্ত জৈবিক উপাদান
শক্তিশালী স্ব-নিরাময় ক্ষমতা অর্জন করুন
সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানের দ্রুত বিকাশ বুদ্ধিমান জৈবিক জীবন্ত উপকরণ ব্যবহার করে স্ব-নিরাময় প্রক্রিয়া উপলব্ধি করা সম্ভব করেছে। ঐতিহ্যগত জীবন্ত উপকরণগুলি স্ব-মেরামত অর্জনের জন্য অণুজীবের বৃদ্ধি এবং প্রজননের উপর নির্ভর করার প্রস্তাব করে। এই প্রক্রিয়া প্রায়ই কয়েক ঘন্টা বা এমনকি দিন লাগে. এই ধরনের একটি দীর্ঘ মেরামতের সময় ব্যাপকভাবে এর প্রয়োগের পরিস্থিতি সীমিত করে। এই বিষয়ে, গবেষণা দল মেরামতের নীতি থেকে একটি ভিন্ন পদ্ধতি গ্রহণ করেছে এবং এমন একটি পদ্ধতি খুঁজে পেয়েছে যা উপাদানটির মেরামতের সময়কে ব্যাপকভাবে ছোট করতে পারে।
অ্যান্টিজেন এবং অ্যান্টিবডি অণুগুলির গঠনে একটি নির্দিষ্ট পরিপূরকতা রয়েছে (অ-সমযোজী বন্ধন গঠনের জন্য আন্তঃআণবিক শক্তির উপর নির্ভর করে), যাতে তারা খুব অল্প সময়ের মধ্যে নির্দিষ্ট মিথস্ক্রিয়া দ্বারা স্থিরভাবে একত্রিত হতে পারে। এই বাইন্ডিং ফোর্সটি বাহ্যিক শক্তি দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হওয়ার পরে দ্রুত পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে, অর্থাৎ দ্রুত মেরামত করা যেতে পারে। এই নীতির উপর ভিত্তি করে, দলটি যথাক্রমে তাদের পৃষ্ঠে প্রদর্শিত অ্যান্টিজেন এবং ন্যানোবডিগুলির সাথে দুটি ইঞ্জিনিয়ারড স্ট্রেন তৈরি করেছে। এর পরে, দুটি স্ট্রেন একটি নির্দিষ্ট অনুপাতে মিশ্রিত হয়েছিল, এবং অ্যান্টিজেন এবং অ্যান্টিবডিগুলির মধ্যে দ্রুত মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে, উচ্চ স্ব-নিরাময় ক্ষমতা সহ একটি স্থিতিশীল LAMBA অগ্রদূত উপাদান।
যেহেতু LAMBA পূর্ববর্তী পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলি হাইড্রোজেলের মতো, তাই LAMBA উপকরণগুলিকে প্রথাগত উপাদান প্রক্রিয়াকরণ কৌশলগুলি (যেমন 3D প্রিন্টিং, মাইক্রোফ্লুইডিক্স, ইত্যাদি) একত্রিত করে বিভিন্ন আকার এবং বৈশিষ্ট্য সহ উপকরণগুলিতে অবাধে প্রক্রিয়া করা যেতে পারে।
'প্রোগ্রামেবল' জীবন্ত উপকরণ
ডিভাইসগুলিকে আরও স্মার্ট করুন
যোগ্য স্ব-নিরাময় উপকরণগুলিও বুদ্ধিমান হওয়া উচিত। জীবন্ত জৈবিক পদার্থের সবচেয়ে বড় সুবিধাগুলির মধ্যে একটি অণুজীবের শক্তিশালী প্রোগ্রামেবিলিটির মধ্যে রয়েছে। অতএব, গবেষণা দল দুটি দিক থেকে এটি অন্বেষণ করেছে।
একদিকে, দুটি প্রকৌশলী ব্যাকটেরিয়ার পৃষ্ঠে এনজাইম এবং ন্যানোক্যাটালিস্টগুলি প্রদর্শন করে, এবং তারপরে সেগুলিকে LAMBA পদার্থে তৈরি করে, কীটনাশকের প্রধান উপাদান প্যারাক্সন, অবশেষে সফলভাবে কম-বিষাক্ত পি-অ্যামিনোফেনলে পরিণত হয়েছিল।
অন্যদিকে, স্টার্চ হাইড্রোলেজ একটি ব্যাকটেরিয়ার পৃষ্ঠে প্রদর্শিত হয় এবং ট্রেহ্যালোজ সিন্থেস অন্য ব্যাকটেরিয়াতে অন্তঃকোষীয়ভাবে প্রকাশ করা হয়, যাতে স্টার্চ হাইড্রোলেজ দ্বারা স্টার্চ প্রথমে মল্টোজে রূপান্তরিত হয় এবং তারপরে মালটোজ একটি স্তর হিসাবে অন্যটিতে পরিবাহিত হয়। ব্যাকটেরিয়া আন্তঃকোষীয়ভাবে ট্রেহলোসে ট্র্যাহালোসে রূপান্তরিত হয়েছিল।
LAMBA সামগ্রীর সুপার স্ব-নিরাময় ক্ষমতা এবং বুদ্ধিমান প্রোগ্রামিং ক্ষমতা গবেষণা দলকে পরিধানযোগ্য ডিভাইস এবং বায়োসেন্সরগুলিতে এর প্রয়োগ আরও অন্বেষণ করতে অনুপ্রাণিত করেছে।
পরিধানযোগ্য ডিভাইসগুলি প্রতিদিনের স্বাস্থ্য সনাক্তকরণ, সহায়ক পুনর্বাসন চিকিত্সা এবং অন্যান্য প্রভাব অর্জনের জন্য মানবদেহের মৌলিক শারীরবৃত্তীয় সংকেত সনাক্ত করতে পারে। ভাল প্রসার্য বৈশিষ্ট্য এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা তাদের স্বাভাবিক অপারেশনের পূর্বশর্ত। পরীক্ষার পর, বারবার সাইক্লিক স্ট্রেচিংয়ের পরেও LAMBA উপাদানের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা স্থিতিশীল থাকতে পারে। এবং ক্ষতিগ্রস্থ হওয়ার পরে, LAMBA উপাদানটি অল্প সময়ের মধ্যে তার আসল কার্যকারিতায় দ্রুত মেরামত করা যেতে পারে।
মানবদেহের নিউরোমাসকুলার কার্যকলাপ ইলেক্ট্রোফিজিওলজিকাল সিগন্যাল তৈরির সাথে থাকে এবং ইলেক্ট্রোফিজিওলজিক্যাল সেন্সরগুলি বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সির নিউরোমাসকুলার ইলেক্ট্রোফিজিওলজিক্যাল সিগন্যাল ক্যাপচার করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। পেশী বৈদ্যুতিক সংকেতগুলির সঠিক অধিগ্রহণ একদিকে পেশীগুলির স্বাস্থ্যের অবস্থা মূল্যায়ন করতে এবং মানবদেহের তাত্ক্ষণিক ক্রিয়াকলাপের অভিপ্রায় গণনা এবং মূল্যায়ন করতে এবং তারপরে প্রস্থেটিক্স এবং এক্সোস্কেলটনের মতো বাহ্যিক ডিভাইসগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে নমনীয় LAMBA ইলেক্ট্রোফিজিওলজিকাল সেন্সর সঠিকভাবে পেশীর বৈদ্যুতিক সংকেত ক্যাপচার করতে পারে এবং একই পদ্ধতিতে প্রস্তুত করা একক ব্যাকটেরিয়া বা সোনার পাতলা ফিল্ম সেন্সরের তুলনায় একটি ভাল সংকেত-টু-শব্দ অনুপাত দেখায়।
অন্যদিকে, একটি নমনীয় উপাদান হিসাবে, LAMBA এর স্ট্রেন সেন্সর তৈরিতেও উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে। সোনার ফিল্মের তৈরি সেন্সরগুলির সাথে তুলনা করে, নমনীয় LAMBA স্ট্রেন সেন্সরগুলি আরও অভিন্নভাবে বিকৃতির মাত্রায় প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে।
সিন্থেটিক বায়োলজিতে বিটি এবং আইটি
"সংঘর্ষ" অসীম সম্ভাবনা দেয়
সাধারণভাবে, গবেষণা দল দ্রুত স্ব-নিরাময় ক্ষমতা সহ একটি জীবন্ত উপাদান আবিষ্কার করেছে। এই উপাদানের চমৎকার কর্মক্ষমতা অনেক ক্ষেত্রে এটি মহান অ্যাপ্লিকেশন সম্ভাবনা আছে করে তোলে. আইটি প্রযুক্তি এবং বিটি প্রযুক্তি দুটি প্রধান প্রযুক্তি যা মানুষের ভবিষ্যতের বিকাশকে প্রভাবিত করে। বৈজ্ঞানিক এবং শিল্প বৃত্ত দুটি ক্ষেত্রের একীকরণ এবং ক্রস-গবেষণার জন্য আহ্বান জানিয়েছে। ভবিষ্যতে, এই উদ্ভাবনী "বিটি প্লাস আইটি" সহযোগিতামূলক উত্পাদন মডেলটি অবশ্যই একটি বড় প্রযুক্তিগত উদ্ভাবন নিয়ে আসবে।
"আমরা এই গবেষণার মাধ্যমে জীবন্ত পদার্থের সমাবেশের জন্য একটি নতুন পদ্ধতি প্রতিষ্ঠার আশা করছি। জীবন্ত বায়োপ্রোগ্রামেবিলিটির ভিত্তিতে, পলিমার পদার্থবিদ্যা এবং রাসায়নিক সংশ্লেষণে তত্ত্ব প্রবর্তন করে, আমরা অণুজীবকে নতুন বৈশিষ্ট্যের সাথে দান করতে পারি, যাতে একত্রিত পদার্থগুলি দ্রুত। স্ব-নিরাময় বৈশিষ্ট্য। আমরা অন্যান্য সম্পর্কিত আকর্ষণীয় গবেষণারও প্রচার করছি, আশা করছি এবং বিশ্বাস করছি যে কৃত্রিম জীববিজ্ঞান অসীম সম্ভাবনা আনতে পারে।" বলেছেন সংশ্লিষ্ট লেখক ঝুওজুন দাই।
চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের শিক্ষাবিদ এবং সাংহাই জিয়াওটং ইউনিভার্সিটির অধ্যাপক ফান চুনহাই বলেছেন যে এই কাজটি জীবন্ত উপকরণের নকশা এবং সম্পাদনার ক্ষেত্রে একটি বড় পদক্ষেপ নিয়েছে। বিশেষ করে, উদ্ভাবনী নকশা ধারণাপলিমার পদার্থবিদ্যা এবং রসায়নে গতিশীল নন-কোভ্যালেন্ট বন্ড দ্বারা মধ্যস্থতা করা দ্রুত স্ব-নিরাময় ব্যাকটেরিয়াকে অস্ত্র দিতে ব্যবহৃত হয় এবং পলিমার বিজ্ঞানে সঞ্চিত ধ্রুপদী সিস্টেমগুলি বিভিন্ন শাখায় সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানে প্রবর্তিত হয়। এটি আরও পরামর্শ দেয় যে আমরা জীবন্ত উপকরণের ভবিষ্যতের নকশায় পদার্থ বিজ্ঞানের অন্যান্য চমৎকার সিস্টেমগুলি শিখতে এবং আঁকতে পারি।
ঝাও গুওপিং, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের শিক্ষাবিদ এবং সিনথেটিক বায়োলজি ইনস্টিটিউটের প্রধান বিজ্ঞানী, সেনজেন ইনস্টিটিউট অফ অ্যাডভান্সড টেকনোলজি, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস, বলেছেন যে এই অর্জনটি জীবন্ত কার্যকরী উপকরণের ক্ষেত্রের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, স্ব-স্ব সমস্যাকে চ্যালেঞ্জ করে। জীবিত পদার্থের কয়েক মিনিটের মধ্যে নিরাময়, যা একা কোষ বিভাজন দ্বারা অর্জন করা যায় না। এই সমস্যা সমাধানের অনুপ্রেরণা আসে গতিশীল নন-কোভ্যালেন্ট বন্ড গঠন এবং দ্রুত স্ব-নিরাময়ের তত্ত্ব থেকে। ব্যাকটেরিয়া পৃষ্ঠ-মাউন্টযোগ্য অ্যান্টিজেন-অ্যান্টিবডির বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যবহার করে, একটি কার্যকরী উপাদান যা দ্রুত একত্রিত করা যায় এবং স্ব-নিরাময় করা যায়, একটি নতুন প্রোগ্রামযোগ্য উপাদান নিদর্শন উপলব্ধি করে তৈরি করা হয়েছে। এটি বিশেষভাবে উল্লেখ করার মতো যে এই কাজটি বিভিন্ন পরিধানযোগ্য ডিভাইসের সাথে জীবন্ত উপকরণগুলিকে আরও একত্রিত করে, যেমন পেশী বৈদ্যুতিক সংকেত সেন্সর এবং স্ট্রেন সেন্সর, জীবিত এবং নির্জীব ডিভাইসের মধ্যে সীমানা ভেঙ্গে এবং জীবন্ত উপকরণগুলির নির্মাণ কাঠামো প্রসারিত করে। এবং প্রয়োগের ক্ষেত্রে, এটি পদার্থ বিজ্ঞান এবং প্রকৌশল বিজ্ঞানের সাথে রাসায়নিক জীববিজ্ঞান এবং জৈবপ্রযুক্তির ছেদ নিয়ে গবেষণার "কনভারজেন্স" এর একটি উদাহরণ।