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इस महीने की शुरुआत में एक महत्वपूर्ण सफलता में, चेन्नई स्थित डीप टेक स्टार्टअप अवे बायोसाइंसेज ने अपना स्वदेशी ‘अत्याधुनिक’ बायो 3डी प्रिंटर लॉन्च किया जो मानव ऊतकों को प्रिंट कर सकता है।

‘मिटो प्लस’ नाम से यह प्रिंटर 16 से 18 नवंबर 2022 के बीच आयोजित बेंगलुरु टेक समिट के दौरान लॉन्च किया गया था। लेकिन यह एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर क्यों है?

इस प्रश्न का उत्तर देने से पहले यह समझना जरूरी है कि बायोप्रिंटिंग क्या है। यह ऊतक प्रतिकृति की एक विधि है जो ‘बायोइन्क्स’ का उपयोग करती है, जो त्वचा जैसे कृत्रिम जीवित ऊतकों को मुद्रित करने के लिए इंजीनियर की जाती है।

बायोइंक क्या हैं?

से बात हो रही है बेहतर भारतअवे बायोसाइंसेज के सीईओ मनीष अमीन कहते हैं, “बायोइंक्स जैल या पेस्ट होते हैं जिनमें दो प्रमुख घटक होते हैं – जिस प्रकार के ऊतक को हम लक्षित कर रहे हैं उसके लिए कोशिकाएं, और बायोमटेरियल जो कोशिकाओं का समर्थन कर सकते हैं और उनके विकास में सहायता कर सकते हैं। जिलेटिन और कोलेजन जैसे बायोमटेरियल रासायनिक प्रसंस्करण का उपयोग करके मांस, हड्डियों और उपास्थि जैसे प्राकृतिक स्रोतों से बनाए जाते हैं। वे कोशिका के वातावरण की नकल करते हैं जैसे कि यह शरीर के भीतर होता, और इसलिए उन्हें सहायक संरचनाओं (मचान) के रूप में उपयोग किया जाता है, जिस पर कोशिकाएं बढ़ती हैं और जुड़ती हैं।

एवे बायोसाइंसेज द्वारा जारी एक हालिया विज्ञप्ति में, उन्होंने कहा, “बायोइंक्स ऐसी सामग्रियां हैं जिन्हें ऊतक की संरचना का समर्थन करते हुए विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं को बढ़ने और गुणा करने की अनुमति देने के लिए इंजीनियर किया गया है।”

इन्हें मोटे तौर पर निम्नलिखित श्रेणियों में विभाजित किया गया है:

  • संरचनात्मक – इन स्याही का उपयोग संरचना के लिए ढाँचा या समर्थन बनाने के लिए किया जाता है।
  • बलिदान – इन स्याही का उद्देश्य मुद्रण प्रक्रिया के दौरान संरचनाओं का समर्थन करना है, लेकिन बाद में कोशिकाओं द्वारा हटा दिया जाता है या अपनी सामग्री द्वारा प्रतिस्थापित करने के लिए उपभोग किया जाता है।
  • कार्यात्मक – इन स्याही का उपयोग सेलुलर विकास, विकास और भेदभाव जैसे विशिष्ट कार्यों का मार्गदर्शन करने के लिए किया जाता है।

जब हम कहते हैं कि मिटो प्लस मानव ऊतक प्रिंट करता है, तो क्या यह अनिवार्य रूप से नए मानव ऊतक बना रहा है? ये बायोप्रिंटेड ऊतक हमारे शरीर में मानव ऊतकों से कितने मिलते जुलते हैं?

मनीष कहते हैं, “प्रिंटिंग टिश्यू का मतलब वर्तमान में मचान बनाने के लिए बायोइंक्स – बायोमटेरियल में मिश्रित कोशिकाओं – का उपयोग करना है। फिर इन जीवित मचानों को ऊष्मायन किया जाता है, जिससे कोशिकाओं को गुणा करने और ऊतक जैसा संबंध बनाने के लिए सही वातावरण और समय मिलता है। शोधकर्ता अभी भी यह सत्यापित करने पर काम कर रहे हैं कि ये जटिल मचान वास्तव में वास्तविक ऊतकों के समान व्यवहार करते हैं। इन अंतरों की पहचान करने से संपूर्ण अंगों को समझने और कृत्रिम रूप से विकसित करने में बड़े कदम आगे बढ़ेंगे – कुछ ऐसा जिसे विश्व स्तर पर हम अभी भी हासिल करने की आकांक्षा कर रहे हैं।

अवे बायोसाइंसेज का मिटो प्लस 3डी बायो प्रिंटर मानव ऊतकों को प्रिंट कर सकता है।
मिटो प्लस 3डी बायो प्रिंटर

बायो 3डी प्रिंटर का विकास

मिटो प्लस का पहला प्रोटोटाइप स्थापित किया गया था आईआईएससी, बेंगलुरु. आज हम जो देख रहे हैं वह विश्वविद्यालय में डॉ. बिक्रमजीत बसु की अनुसंधान प्रयोगशाला से प्रोटोटाइप पर इनपुट के साथ विकसित बायो 3डी प्रिंटर का उन्नत संस्करण है।

अवे बायोसाइंसेज भारत में एंड-टू-एंड बायो 3डी प्रिंटिंग समाधानों के लिए सॉफ्टवेयर और हार्डवेयर दोनों का पूरी तरह से स्वदेशी विकास प्रदान करता है।

“हमने मूल रूप से मिटो बेसिक प्रोटोटाइप बनाया। इसे बनाना आसान था और इसमें हमें केवल चार महीने लगे। आज बहुत से कॉलेज छात्र अपने स्वयं के घरेलू बायोप्रिंटर बनाने का प्रयास करते हैं। चुनौती प्रोटोटाइप से उत्पाद की ओर बढ़ रही थी। क्या हम सभी सॉफ़्टवेयर बग ठीक कर सकते हैं? क्या बार-बार होगी छपाई? क्या हम बेहतर गुणवत्ता वाले हिस्से और सुविधाएँ प्रदान कर सकते हैं?” मनीष पूछता है.

इस सब के कारण उन्हें कुछ ऐसा बनाने के लिए अपनी डिजाइन, विनिर्माण, इलेक्ट्रिकल और सॉफ्टवेयर टीमों का विस्तार करना पड़ा जो जल्द ही मूल संस्करण से बहुत दूर हो गया – एक सच्चा बायोप्रिंटर।

“रास्ते में कई छोटे सुधार हुए – तापमान नियंत्रण के लिए सिस्टम जोड़ना, विभिन्न यूवी बल्ब और एलईडी के कई परीक्षण, और कई गलतियों के बाद, अब हमारे पास एक प्रणाली है जो बाजार में लॉन्च करने के लिए तैयार है। ऐसा कहने के बाद भी, कुछ भी पूर्ण नहीं है। हम मौजूदा मुद्दों को हल करना जारी रखेंगे और नई और नवीन सुविधाएँ विकसित करेंगे जो हमारे ग्राहक तब तक मांगते रहेंगे जब तक कि हमारा प्रिंटर सभी टिशू इंजीनियरिंग अनुसंधान के लिए डिफ़ॉल्ट न हो जाए, ”उन्होंने आगे कहा।

अवे बायोसाइंसेज ने लगभग 70% विनिर्माण के साथ इन-हाउस 3डी प्रिंटर विकसित किया है चेन्नई और बेंगलुरु. उनके पास एक समर्पित सॉफ़्टवेयर टीम है जो लगातार नई सुविधाएँ जोड़ने और बेहतर सॉफ़्टवेयर बनाने पर केंद्रित है।

‘आधुनिकतम’

“MITO प्लस अपनी कीमत सीमा में सबसे उन्नत बायोप्रिंटर में से एक है। इसके साथ बायोमटेरियल की एक विस्तृत श्रृंखला मुद्रित की जा सकती है। इस प्रिंटर में इनबिल्ट यूवी क्योरिंग विकल्प भी होंगे। प्रिंटर में HEPA फिल्टर हैं और प्रमुख विशेषता तापमान नियंत्रण है, जहां प्रिंटहेड और प्रिंट बेड को 4 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जा सकता है और साथ ही 80 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जा सकता है। एमआईटीओ प्लस का उपयोग फार्मास्युटिकल दवा खोज और परीक्षण अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग कैंसर जीव विज्ञान और कॉस्मेटोलॉजी अनुप्रयोगों में भी किया जा सकता है, ”मनीष कहते हैं।

ये सुविधाएँ बायोप्रिंटिंग की प्रक्रिया को कैसे सुविधाजनक बनाती हैं? कई बायोमटेरियल तापमान के प्रति काफी संवेदनशील होते हैं और उन्हें सटीक पर्यावरणीय परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

“एक्सट्रूज़न तापमान को नियंत्रित करके, सामग्री की चिपचिपाहट को एक हद तक नियंत्रित किया जा सकता है। हमें यह फीडबैक अस्थि ऊतक विकास पर हमारे दोनों प्रमुख सहयोगियों डॉ. बिक्रमजीत बसु और त्वचा ऊतक इंजीनियरिंग में इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल टेक्नोलॉजी (आईसीटी), मुंबई में डॉ. प्रजाकता जैन से मिला। इसलिए, यह एक महत्वपूर्ण विशेषता है जिसे हम विकसित करना चाहते थे, ”अवे बायोसाइंसेज के मुख्य परिचालन अधिकारी सुहृद सुंदरम बताते हैं।

“यह शोधकर्ताओं को मुद्रण मापदंडों को समायोजित करने और सटीक मचानों के लिए इसे ठीक करने में सक्षम बनाता है। कुछ सामग्रियां यूवी प्रकाश के संपर्क में आने पर ठीक भी हो जाती हैं (या सख्त हो जाती हैं)। चूंकि ये सामग्रियां जैल हैं, इसलिए अधिक परतें प्राप्त करने के लिए हमें ऐसे उपचार की आवश्यकता होती है अन्यथा निचली परतें संकुचित हो जाती हैं और संरचनात्मक अखंडता बनाए नहीं रख पाती हैं,” उन्होंने आगे कहा।

अवे बायोसाइंसेज द्वारा लॉन्च किए गए मिटो प्लस 3डी बायो प्रिंटर द्वारा मुद्रित मानव ऊतक: बायोप्रिंटिंग के भविष्य के अनुप्रयोग में अंग प्रत्यारोपण को प्रतिस्थापित करना शामिल है।
मिटो प्लस 3डी बायो प्रिंटर द्वारा मुद्रित ऊतक

भविष्य के अनुप्रयोग

बायोप्रिंटिंग बड़े 3डी प्रिंटिंग बाज़ार का एक उपसमूह है। जबकि अधिकांश 3डी प्रिंटिंग प्लास्टिक और ऐसे पॉलिमर का उपयोग करके होती है, बायोप्रिंटिंग जीवित कोशिकाओं और जेल जैसी पॉलिमर सामग्री के साथ काम करती है।

बायोप्रिंटर लगभग उसी तरह से काम करते हैं जैसे अन्य 3डी प्रिंटर एक बड़े अंतर के साथ करते हैं। प्लास्टिक, धातु या पाउडर जैसी सामग्री वितरित करने के बजाय, बायोप्रिंटर बायोमटेरियल की परतें जमा करते हैं जिनमें त्वचा ऊतक, यकृत ऊतक इत्यादि जैसी जटिल संरचनाएं बनाने के लिए जीवित कोशिकाएं शामिल हो सकती हैं।

“3डी बायोप्रिंटिंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी द्वारा मानवता के लिए एक अनूठा उपहार है। हालाँकि अभी भी कई चुनौतियाँ हैं जिनका समाधान होना बाकी है। मानव प्रत्यारोपण के लिए पूरी तरह से कार्यशील और व्यवहार्य अंग बनाने से पहले अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना बाकी है, ”मनीष कहते हैं।

सीधे शब्दों में कहें तो लागत प्रभावी बायोप्रिंटर की उपलब्धता एक आवश्यक कदम है कृत्रिम अंगों का विकास चूँकि भविष्य का सारा शोध इसी बुनियादी ढांचे पर निर्भर करता है। आख़िरकार, उपयुक्त अंग दाताओं की कमी के कारण अकेले भारत में हर साल हजारों लोगों की जान चली जाती है। और अगर कोई व्यक्ति इसे ढूंढने में सक्षम भी हो, तो प्रत्यारोपण की लागत 10 लाख रुपये से अधिक हो सकती है, जिसमें एंटी-रिजेक्शन दवाओं की लागत शामिल नहीं है।

सुहरिध बताते हैं, “पूरी तरह से नए अंगों के निर्माण के लिए हमारा दृष्टिकोण नए ऊतक नमूने बनाने की यात्रा से शुरू होता है – एक बहुत ही दीर्घकालिक और कठिन यात्रा के लिए एक महत्वपूर्ण कदम। आईसीटी मुंबई के सहयोग से, हम अपने प्रिंटरों में त्वचा विकसित करने पर काम कर रहे हैं – सबसे सामान्य प्रकार का स्तरित ऊतक जो गंभीर रूप से जलने वाले पीड़ितों की मदद कर सकता है। इन ऊतकों का उपयोग विष विज्ञान स्क्रीन और विभिन्न अन्य परीक्षण तंत्रों के लिए भी किया जा सकता है। लोग किए जा रहे शोध के बारे में अधिक जानकारी के लिए हमसे संपर्क कर सकते हैं और हम आपके मिशन में कैसे मदद कर सकते हैं।”

इस बीच, मैनिस कहते हैं, “अन्य अनुप्रयोग भी हैं। फार्मास्युटिकल कंपनियों के लिए, पशु परीक्षणों और मानव नैदानिक ​​​​परीक्षणों की विनियामक बाधाओं का सामना करने के बजाय प्रयोगशाला में विकसित ऊतकों पर दवाओं का परीक्षण करने में सक्षम होने से नए अणुओं में अनुसंधान के लिए हमारी क्षमता में काफी तेजी आएगी, और बहुत पहले ही जोखिमों की पहचान हो जाएगी, जिससे अनुसंधान लागत में बचत होगी। फलित न हों।”

लेकिन अवे एक बायो 3डी प्रिंटर डिवाइस बनाने से कितनी दूर है जो वास्तव में कृत्रिम अंग विकसित कर सकता है और अंग प्रत्यारोपण की आवश्यकता से छुटकारा दिला सकता है?

“अवे वास्तव में कृत्रिम अंगों से बहुत दूर है। बहुत सारा शोध कार्य किया जाना बाकी है। यह अविश्वसनीय रूप से बहु-विषयक है और इसमें इन अंगों को प्रत्यारोपित करने के सर्वोत्तम तरीके आदि के बारे में सर्वोत्तम बायोमटेरियल स्कैफोल्ड, स्टेम सेल और पुनर्योजी चिकित्सा चिकित्सकों और सर्जनों को विकसित करने के लिए ऊतक इंजीनियरिंग शोधकर्ताओं और सामग्री वैज्ञानिकों की मदद शामिल होगी। हम इन सभी संबंधित पक्षों से लगातार प्रतिक्रिया लेते रहते हैं। और फिलहाल इंजीनियरिंग के साथ-साथ बायोमटेरियल पक्ष पर भी काम कर रहे हैं ताकि शोधकर्ताओं को सर्वोत्तम समाधान दिए जा सकें जिनकी कल्पना की जा सकती है,” मनीष कहते हैं।

बहरहाल, स्टार्टअप पहले से ही ग्राहकों और सहयोगियों के रूप में आईआईटी मद्रास, आईसीटी-मुंबई, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ फार्मास्युटिकल एजुकेशन एंड रिसर्च (एनआईपीईआर), हैदराबाद और बिट्स पिलानी (गोवा कैंपस) सहित भारत भर के प्रमुख अनुसंधान और विकास संस्थानों के साथ साझेदारी कर रहा है। निजी क्षेत्र में, भारत में अवे बायोसाइंसेज जैसे स्टार्टअप अग्रणी हैं।

आखिरकार, विभिन्न रिपोर्टों के अनुसार, वैश्विक 3डी बायोप्रिंटिंग बाजार का मूल्य वर्तमान में 2022 तक 1.3 बिलियन अमेरिकी डॉलर है और 2027 तक 3.3 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है। फार्मास्युटिकल और कॉस्मेटोलॉजी दोनों उद्योगों में इसकी भारी मांग है।

(आप अवे बायोसाइंसेज के बारे में अधिक जान सकते हैं वेबसाइट. सभी तस्वीरें अवे बायोसाइंसेज के सौजन्य से।)

(दिव्या सेतु द्वारा संपादित)



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