काठमाडौं — Northwestern University का इन्जिनियरहरूले एक यस्तो अल्ट्रा-सानो pacemaker विकास गरेका छन्, जसलाई सुईको माध्यमबाट शरीरभित्र सजिलै इन्जेक्ट गर्न सकिन्छ।
विभिन्न आकारका मुटुहरूमा अनुकूल रहने गरी डिजाइन गरिएको भए पनि यो pacemaker नवजात शिशुहरूको कोमल मुटुमा विशेष उपयोगी हुनेगरी बनाइएको छ, जसमा जन्मजात मुटुको विकृति (congenital heart defects) देखिन्छ।
चामलको दानाभन्दा सानो आकारको यो उपकरणले, एक हल्का, लचिलो र वायरलेस wearable उपकरणसँग मिलेर काम गर्दछ, जुन बिरामीको छातीमा जोडिन्छ। जब wearable ले मुटुको अनियमित धड्कन महसुस गर्दछ, त्यसबेला यो स्वतः प्रकाशको एक संक्षिप्त स्पन्दन (pulse of light) निकालेर pacemaker सक्रिय गर्छ। यी प्रकाश स्पन्दनहरू छाला, हाड र मांसपेशीको माध्यमबाट मुटुसम्म पुगेर मुटुको धड्कनलाई नियमित पार्दछ।
केवल अस्थायी रूपमा pacing आवश्यक पर्ने बिरामीका लागि बनाइएको यो pacemaker आफ्नो आवश्यकता सकिएपछि आफैं शरीरमा घुलन सक्ने गरी डिजाइन गरिएको हो। यसको सबै कम्पोनेन्टहरू biocompatible छन्, जसले गर्दा तिनीहरू शरीरका तरलहरूमा प्राकृतिक रूपमा विघटित हुन्छन् र त्यसपछि अर्को शल्यक्रियाको आवश्यकता पर्दैन।
हालै “Nature” पत्रिकामा प्रकाशित यस अध्ययनमा, ठूलो र सानो जनावर मोडेलहरू साथै मृतक अंग दाताबाट प्राप्त मानव मुटुहरूमा समेत उपकरणको प्रभावकारिता देखाइएको छ।
Northwestern का जैविक इलेक्ट्रोनिक्सका अग्रणी वैज्ञानिक John A. Rogers का अनुसार, “हामीले हालसम्मको विश्वकै सबैभन्दा सानो pacemaker विकास गरेका छौं। बाल मुटु शल्यक्रियामा अस्थायी pacing को लागि सानो आकार अत्यन्त महत्त्वपूर्ण हुन्छ। उपकरण शरीरमा जति सानो हुन्छ, त्यसले बोझ पनि त्यति नै कम हुन्छ।”
परीक्षणका सह-नेता Igor Efimov भन्छन्, “विश्वका करिब १% बच्चाहरू जन्मजात मुटुको विकृतिसहित जन्मिन्छन्। सर्जरीपछि प्रायः सात दिनको छोटो अवधिमा मुटुले आफैं सुधार गर्छ। त्यसैले हामीले यस्तो सानो pacemaker विकास गरेका छौं, जसले सहज र नाजुक तरिकाले सर्जरीपछिको आवश्यकताको पूर्ति गर्दछ, र निकाल्नका लागि फेरि अर्को सर्जरी गर्नु पर्दैन।”
समाधान गर्दै आएको चिकित्सकीय आवश्यकता
यस अनुसन्धानले पहिले Rogers र Efimov द्वारा विकास गरिएको पहिलो घुलन सक्ने अस्थायी pacemakerमा आधारित भएर नयाँ सुधार गरेको हो। परम्परागत उपचार विधिमा, शल्यक्रियाको क्रममा इलेक्ट्रोडहरू मुटुमा सिलाइन्छ र तारहरू शरीरबाट बाहिर निकालिन्छन्, जसले संक्रमण, रक्तश्राव, र हृदयको क्षतिसम्म निम्त्याउन सक्छ।
यस समस्यालाई सम्बोधन गर्न, अनुसन्धान टोलीले पहिलो पटक “Nature Biotechnology” मा २०२१ मा घुलन सक्ने पेसमेकर प्रस्तुत गरेका थिए। यो उपकरण हल्का, लचिलो र प्वाल पार्न नपर्ने डिजाइनमा आधारित थियो। Rogersको टोलीले सामग्रीको संरचना र मोटाइ परिवर्तन गरेर उपकरणको जीवनकाल नियन्त्रित गर्न सक्ने प्रविधि समेत विकास गरेको हो।
शरीरका तरलबाट ऊर्जा
पहिलेको quarter-sized dissolvable pacemaker राम्रो काम गरे तापनि, यसको रिसिभर एन्टेनाको आकारका कारण अझै सानो बनाउन कठिनाइ भएको थियो। त्यसैले अहिलेको नयाँ विकासमा, अनुसन्धानकर्ताहरूले वायरलेस नियन्त्रणका लागि near-field communication प्रविधिको सट्टा प्रकाश (light-based activation) प्रविधि अपनाएका छन्, जसले आकारलाई नाटकीय रूपमा घटाउन मद्दत गर्यो।
नयाँ उपकरण एक galvanic cell आधारित छ, जसले शरीरका जैविक तरलहरूमा दुई फरक धातुहरूलाई इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गरेर विद्युत उत्पादन गर्दछ। जब उपकरण शरीरभित्र राखिन्छ, जैविक तरल पदार्थले दुबै इलेक्ट्रोडहरूलाई जोडेर सानो ब्याट्री बनाउँछ, जसले मुटुमा आवश्यक विद्युत संप्रेषण गर्दछ।
प्रकाशद्वारा सञ्चालित धड्कन
अनुसन्धान टोलीले इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्यको प्रकाश प्रयोग गरेका छन्, जसले गहिरोसम्म र सुरक्षित रूपमा शरीरभित्र प्रवेश गर्न सक्छ। जब बिरामीको मुटुको गति सामान्य भन्दा कम हुन्छ, तब wearable उपकरणले यसलाई थाहा पाउँछ र स्वचालित रूपमा प्रकाश निकालेर pacemaker सक्रिय गर्छ।
Efimov भन्छन्, “हाम्रो शरीर प्रकाशका लागि उत्कृष्ट माध्यम हो। जस्तै टर्चलाई हातमा राख्दा अर्को पट्टि प्रकाश देखिन्छ, ठीक त्यसरी नै इन्फ्रारेड प्रकाशले गहिरोसम्म प्रवेश गर्छ।”
सानो आकार, ठूलो प्रभाव
यो pacemaker केवल १.८ मिलिमिटर चौडाइ, ३.५ मिलिमिटर लम्बाइ र १ मिलिमिटर मोटाइको छ, तर ठूला पेसमेकरसरह मुटुलाई आवश्यक विद्युत संप्रेषण दिन सक्षम छ।
Rogers भन्छन्, “छोटो आकारले इम्प्लान्टेसन प्रक्रिया सरल बनाउँछ, जोखिम घटाउँछ र घुलन सक्ने डिजाइनले दोस्रो सर्जरीको आवश्यकता हटाउँछ।”
भविष्यका लागि नयाँ सम्भावनाहरू
साना साना pacemaker हरूलाई मुटुको विभिन्न भागमा राखेर, फरक फरक गतिमा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जसले अझ उन्नत र समन्वयित उपचार दिन सम्भव हुन्छ। भविष्यमा, यी उपकरणहरू अन्य मेडिकल इम्प्लान्टहरू जस्तै हृदयको भल्भ प्रतिस्थापनमा पनि समाहित गर्न सकिन्छ।
यस प्रविधिले bioelectronic medicine को क्षेत्रमा नयाँ आयाम खोल्नेछ — घाउ निको पार्न, नसा र हड्डीहरूलाई सुधार गर्न र पीडा नियन्त्रण गर्न समेत प्रयोग गर्न सकिन्छ।
