નેનોટેકનોલોજી પર આધારિત નવલકથા અભ્યાસ તીવ્ર કિડની ઈજા અને નિષ્ફળતાની સારવાર માટે આશા પેદા કરે છે.
કિડની એ એક આવશ્યક મહત્વપૂર્ણ અંગ છે જે શરીરમાં મહત્વપૂર્ણ કાર્યો કરે છે. તે પેશાબ ઉત્પન્ન કરવા માટે આપણા રક્ત પ્રવાહમાંથી કચરો અને વધારાનું પાણી દૂર કરે છે જે પછી મૂત્રમાર્ગ દ્વારા મૂત્રાશયમાં કિડનીમાંથી વહે છે. આ કચરો જે આપણા શરીરમાં સ્નાયુઓ અને ખોરાકના સામાન્ય ભંગાણથી ઉત્પન્ન થાય છે, તેને નિકાલ કરવો જોઈએ અને અસરકારક રીતે વિસર્જન કરવું જોઈએ.
તીવ્ર માં કિડની નિષ્ફળતા, જેને હવે એક્યુટ કિડની ઇન્જરી (AKI) કહેવામાં આવે છે. નાઇટ્રોજનયુક્ત કચરો ઝડપથી બને છે અને પેશાબનું ઉત્પાદન ઘટે છે એટલે કે શરીર પેશાબ ઉત્પન્ન કરવા માટે સંઘર્ષ કરે છે. આ બિમારીની શરૂઆતના ટૂંકા ગાળામાં (દિવસો અથવા કલાકો) પણ થાય છે જે ગંભીર ગૂંચવણોનું કારણ બને છે. AKI નું મુખ્ય કારણ ઓક્સિડેટીવ તણાવ છે જે મુક્ત રેડિકલ અને એન્ટી-ઓક્સિડન્ટ સંરક્ષણ વચ્ચેના વિક્ષેપિત સંતુલનને કારણે થાય છે, પરિણામે ઓક્સિજન ધરાવતા કચરાના ઉત્પાદનોમાં વધારો થાય છે અને આ રીતે લિપિડ્સ, પ્રોટીનને નુકસાન થાય છે. ડીએનએ. આ દૃશ્ય બળતરાનું કારણ બને છે અને કિડની રોગને આગળ ધપાવે છે. ત્યારબાદ કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર રોગો અને કેન્સર થવાની શક્યતાઓ વધુ હોય છે. એટલા માટે એન્ટી-ઓક્સિડન્ટ્સથી ભરપૂર ખોરાક અને પૂરક ઓક્સિજન ધરાવતા કચરાના ઉત્પાદનોની હાનિકારક અસરોથી બચાવવા માટે જાણીતા છે. જ્યારે કિડની રોગની તીવ્રતા વધે છે, ત્યારે રીહાઈડ્રેશન અને ડાયાલિસિસ જેવી સહાયક ઉપચારની જરૂર પડે છે અને કિડની ટ્રાન્સપ્લાન્ટની પણ જરૂર પડી શકે છે. AKI માટે કોઈ ઈલાજ ઉપલબ્ધ નથી જે તેને દર વર્ષે લાખો મૃત્યુ માટે જવાબદાર બનાવે છે.
ઇજાગ્રસ્ત કિડનીનું રક્ષણ અને સારવાર એ દવામાં એક મોટો પડકાર છે. એન્ટિ-ઓક્સિડન્ટ દવા NAC (N-acetylcysteine) નો ઉપયોગ ગોલ્ડ સ્ટાન્ડર્ડ તરીકે ગણવામાં આવે છે તે સામાન્ય રીતે પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન કિડનીને ઝેરી અસરથી બચાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે પરંતુ આ દવા નબળી જૈવઉપલબ્ધતા ધરાવે છે અને તેથી મર્યાદિત અસરકારકતા ધરાવે છે.
ઉપચાર માટે નેનો ટેકનોલોજી અભિગમ
તાજેતરના દાયકાઓમાં થેરાપી સહિત બાયોમેડિકલ પદ્ધતિઓમાં નેનોટેકનોલોજીનો ઉપયોગ ઝડપી બન્યો છે. પરંતુ આવી એપ્લિકેશનોએ કિડનીના રોગોની સારવારમાં મર્યાદા દર્શાવી છે. એક નવા અભ્યાસમાં, યુએસએ અને ચીનના વૈજ્ઞાનિકોએ એકીઆઈને રોકવા અને તેની સારવાર માટે એક નવીન નિવારક પદ્ધતિ વર્ણવી છે જેમાં નાના સ્વ-એસેમ્બલિંગ સ્વરૂપોનો સમાવેશ થાય છે, જેનો વ્યાસ એક મીટરનો અબજમો ભાગ છે. આ આકારોને નેનોટેકનોલોજી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ડિઝાઇન અને વિકસાવવામાં આવ્યા હતા જેને 'ડીએનએ ઓરિગામિ' જેમાં ચારની બેઝ પેરિંગ ડીએનએ nucleotides is used to engineer and fabricate what is called ડીએનએ origami nanostructures (DONs). These nanostructures – either triangular, tubular or rectangular in shape – can be then used for performing various tasks inside the body. The architecture of such નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ જીવંત પ્રણાલીઓ માટે આદર્શ રીતે અનુકૂળ છે કારણ કે તે સ્થિર છે અને ઓછી ઝેરી અને રોગપ્રતિકારક શક્તિ ધરાવે છે.
ડીએનએ origami nanostructures self-assemble and latch onto different parts of the kidneys and form a protective layer around them. This has been seen when assessing their physiological distribution using quantitative imaging by positron emission tomography (PET). Their study is published in નેચર બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગ. The group prepared various ડીએનએ origami structures and also used રેડિયો labelling to study their behaviour in mouse kidney while analysing them using PET imaging. They were seen to accumulate in kidneys of healthy mice as well those who had AKI.
The study showed how ડીએનએ origami nanostructures act as a fast (within only 2 hours) and very active kidney protectant and were also therapeutic in relieving symptoms of AKI. Upon examination of their real-time distribution using PET scan it was see that rectangular nanostructures particularly were most successful in protecting kidneys in the same manner as a standard drug would. These structures track down oxygen-containing waste products and insulate the cells from damage due to oxidative stress. They help maintain balance of free radicals and anti-oxidant defences in and around the kidney reducing and alleviating oxidative stress which is the leading source and symptom of AKI. The measures taken by DONs stop the kidney disease to progress. DONs were tested both on living mice kidney and human embryonic kidney cells. These structures acted as a protective guard and improved kidney function in AKI as effectively as traditional drug therapies particularly NAC drug for AKI.
ડીએનએ ઓરિગામિ સ્ટ્રક્ચર્સ કિડનીમાં સતત હાજર હતા જે લેખકો સૂચવે છે કે પાચન ઉત્સેચકો સામે DON ના પ્રતિકાર અને રોગપ્રતિકારક તંત્રની દેખરેખને ટાળવા સહિતના ઘણા પરિબળોને કારણે છે. શારીરિક રીતે, કિડનીના કાર્યમાં સુધારણાનું મૂલ્યાંકન સીરમ ક્રિએટિનાઇન અને બ્લડ યુરિયા નાઇટ્રોજનના સ્તરને નોંધીને કરવામાં આવ્યું હતું અને તે સ્પષ્ટ હતું કે પ્રમાણભૂત દવા ઉપચારની તુલનામાં કિડનીના ઉત્સર્જન કાર્યમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો.
This multidisciplinary study combines expertise of nanomedicine and in-vivo imaging and is the first ever to investigate distribution of ડીએનએ nanostructures in a living system by live tracking their behaviour. DONs have low toxicity in main organs of the body making them ideally suited for clinical use in humans. This modern technology is a strong foundation which can provide localized protection to kidneys from AKI and can be used to design novel therapeutic approaches for treating AKI and other kidney diseases. A solution for kidney diseases could become a reality for patients suffering from acute kidney injury. The study adds to the potential of therapeutic programmable nanostructures which can be used for targeted drug delivery and organ and tissue repair in the body.
***
{તમે ટાંકેલા સ્ત્રોત(ઓ)ની સૂચિમાં નીચે આપેલ DOI લિંક પર ક્લિક કરીને મૂળ સંશોધન પેપર વાંચી શકો છો}
સ્રોત (ઓ)
Jiang D et al. 2018. ડીએનએ origami nanostructures can exhibit preferential renal uptake and alleviate acute kidney injury. નેચર બાયોમેડિકલ એન્જિનિયરિંગ. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
