भविष्य की चिकित्सा क्रांति? शरीर के अंदर की गतिविधियों की निगरानी करने वाले बायोइलेक्ट्रॉनिक हाइड्रोजेल का विकास: गीली रेत की तरह आकार लेता है, नसों को पढ़ता है

वाशिंगटन यूनिवर्सिटी सेंट लुइस (WashU) की एक अनुसंधान टीम ने शरीर के अंदर जैविक गतिविधियों की निगरानी या उत्तेजित करने के लिए "संवहनशील दानेदार (ग्रैन्युलर) हाइड्रोजेल" विकसित किया है। सामग्री है पारंपरिक कार्बनिक संवहनशील पॉलिमर PEDOT:PSS। जब कण एक साथ आते हैं, तो वे "गीली रेत" की तरह आकार बनाए रखते हैं और दबाव डालने पर धीरे-धीरे बहते हैं, जिससे इंजेक्शन या 3D प्रिंटिंग संभव हो जाता है। परिणाम 8 अक्टूबर, 2025 को जर्नल Small में प्रकाशित हुए। विश्वविद्यालय की आंतरिक समाचार और वैज्ञानिक मीडिया की रिपोर्टिंग उसी दिन और अगले सप्ताह में आई, जिससे इसे चिकित्सा और सॉफ्ट इलेक्ट्रॉनिक्स के अगले कदम के रूप में ध्यान मिला। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

क्या नया है?—"दानेदार" × "संवहनशील" का संयुक्त प्रभाव

पारंपरिक जैविक संकेत इलेक्ट्रोड मुख्य रूप से धातु या सिलिकॉन जैसी कठोर सामग्री से बने होते हैं, और ऊतक के साथ असंगति (कठोरता, आकार, गति) दीर्घकालिक स्थिरता के लिए एक बाधा थी। इस बार की सामग्री है 10-100µm के PEDOT:PSS हाइड्रोजेल सूक्ष्मकण, जो घनीभूत होने पर कोशिका स्तर की छिद्रता के साथ स्पंज जैसी नेटवर्क बनाते हैं। दबाव डालने पर यह कतरनी से बहता है, और दबाव हटाने पर यह स्वयं-सुधारात्मक पुनः संयोजन के साथ चिपकता है—यह **"ग्रैन्युलर (दानेदार) हाइड्रोजेल" की विशेष गतिशीलता और संवहनशीलता** का संयोजन एक सफलता है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

अनुसंधान टीम ने पानी में—तेल में इमल्शन में सूक्ष्मकणों को संश्लेषित किया और बताया कि तेल को 90°C पर गर्म करने से अच्छे कण प्राप्त होते हैं। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

प्रमाण: टिड्डे के एंटीना से गंध संकेत पढ़ना

तंत्रिका शरीर क्रिया विज्ञान के एक क्लासिक मॉडल में टिड्डे के एंटीना (गंध रिसेप्टर न्यूरॉन्स) पर, कणों को छोटे टुकड़ों के रूप में हल्के से रखा गया और गंध उत्तेजना के लिए स्थानीय विद्युत क्षेत्र क्षमता (LFP) को रिकॉर्ड करने में सफलता प्राप्त की। नरम कण इलेक्ट्रोड वक्र जैविक सतह पर पूरी तरह से चिपकते हैं और विद्युत युग्मन बना सकते हैं। भविष्य में, यह उम्मीद की जाती है कि कस्टम आकार के 3D प्रिंटेड इलेक्ट्रोड या ऊतक को घेरने वाले "एन्कैप्सुलेटिंग" इलेक्ट्रोड के रूप में, उन क्षेत्रों तक पहुंचा जा सकेगा जो पहले कठिन थे। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

यह कैसे उपयोगी है?—तीन अनुप्रयोग परिदृश्य

1. इम्प्लांट/वियरेबल्स का नवीनीकरण
   हृदय मांसपेशी, मस्तिष्क, परिधीय तंत्रिका जैसे नरम और गतिशील ऊतक के अनुसार, इंजेक्शन द्वारा इन-सीटू फॉर्मेशन या 3D प्रिंटिंग। पारंपरिक "कठोर इलेक्ट्रोड" की तुलना में, इंटरफेस इम्पीडेंस और दीर्घकालिक सूजन को कम करने की संभावना है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

2. "घेरने वाले" इलेक्ट्रोड द्वारा उच्च घनत्व रिकॉर्डिंग
   छिद्रपूर्ण नेटवर्क आयन पारगम्यता और कोशिका घुसपैठ की अनुमति देता है, और वॉल्यूमेट्रिक रूप से विस्तृत संपर्क सतह के साथ संकेतों को पकड़ने की संभावना है। टिड्डे का प्रयोग इस अवधारणा का प्रमाण है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

3. पुनर्जनन चिकित्सा × इलेक्ट्रोथेरेपी
   ऊतक इंजीनियरिंग के आधार (स्कैफोल्ड) के रूप में कोशिकाओं को धारण करते हुए, विद्युत उत्तेजना द्वारा विभेदन और अभिविन्यास को नियंत्रित करना, जैसे "उत्तेजनात्मक स्कैफोल्ड" का मार्ग खोलता है। Rutz लैब ने 2025 की शुरुआत में नरम जैव-अनुकरण स्कैफोल्ड के 3D प्रिंटिंग अनुसंधान को भी प्रकाशित किया, और इस बार की सामग्री उसी विस्तार रेखा पर है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल
   
   

तकनीकी की कुंजी: सामग्री, सूक्ष्म संरचना, प्रक्रिया

• सामग्री: PEDOT:PSS एक पारदर्शी, स्थिर और जैव-अनुकूल संवहनशील पॉलिमर है। यह ज्ञात है कि एडिटिव्स और फॉर्मूलेशन के माध्यम से संवहनशीलता को काफी बढ़ाया जा सकता है। विकिपीडिया

• सूक्ष्म संरचना: कणों के बीच की "खाली जगह" माइक्रोन छिद्र बनाती है, जो आयन संचरण के मार्ग और कोशिका स्तर की जगह को एक साथ प्रदान करती है। यह चिपकने और संकेत प्रबंधन में सहायक है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

• प्रक्रिया: इमल्शन विधि→फिल्ट्रेशन द्वारा भराई→एक्सट्रूज़न (3D प्रिंटिंग) एक सामान्य प्रक्रिया है। यह मौजूदा प्रिंटर या माइक्रोरोबोट में कार्यान्वयन के लिए भी उपयुक्त है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

(संदर्भ) इसी क्षेत्र में PEDOT आधारित हाइड्रोजेल के उच्च रिज़ॉल्यूशन 3D प्रिंटिंग और लचीली वायरिंग जैसे दृष्टिकोण भी प्रगति कर रहे हैं। इसे पृष्ठभूमि तकनीक के रूप में ध्यान में रखना चाहिए। अमेरिकन केमिकल सोसाइटी पब्लिकेशन्स

चुनौतियाँ और जोखिम: यहाँ पर ध्यान देना चाहिए

• दीर्घकालिक स्थिरता: जल अणु या आयन वातावरण में संवहनशीलता बनाए रखना और यांत्रिक गुणों में परिवर्तन को कैसे नियंत्रित करें। PEDOT:PSS के pH और नमक की सांद्रता के साथ संवहनशीलता में परिवर्तन की रिपोर्टें भी हैं। साइंस

• इलेक्ट्रोड—ऊतक इंटरफेस: चार्ज इंजेक्शन सीमा और उष्मा उत्पन्न करना/विद्युत अपघटन प्रतिक्रिया आदि, सुरक्षा सीमा की मात्रा निर्धारित करना।

• स्टेरिलाइजेशन और दवा अनुपालन: इंजेक्शन फॉर्मुलेशन/इम्प्लांट सामग्री के रूप में निर्माण संगति (कण आकार, वितरण, अवशेष), स्टेरिलाइजेशन के बाद गुणों का संरक्षण, जैव अपघटन/गैर-जैव अपघटन का चयन आदि।

• पुनःप्राप्ति और प्रतिवर्तीता: कण प्रणाली के लिए पुनः वितरण/हटाने की डिजाइनिंग संभव है, लेकिन शरीर के अंदर का गतिशीलता और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का मूल्यांकन आवश्यक है।
  
  
  

बौद्धिक संपदा और व्यावसायीकरण की दिशा में कदम

अनुसंधान टीम ने अमेरिकी पेटेंट आवेदन किया है और विश्वविद्यालय के प्रौद्योगिकी हस्तांतरण विभाग (OTM) के साथ व्यावसायीकरण को आगे बढ़ा रही है। मेडिकल डिवाइस मार्ग के अलावा, पहले अनुसंधान प्रोब/संस्कृति प्रणाली के आधार इलेक्ट्रोड के रूप में बाजार में लाना व्यावहारिक है। वाशिंगटन यूनिवर्सिटी इंजीनियरिंग स्कूल

सोशल मीडिया पर प्रतिक्रिया (डाइजेस्ट)

• अनुसंधानकर्ता की स्वयं की पोस्टिंग: प्रमुख लेखक और Alexandra Rutz की