प्रथिने मुद्रित करून त्यावर पेशी वाढवण्यासाठी लागणारे मायक्रोकॉंटॅक्ट शिक्के आता कमी किंमतीत तयार करणे शक्य

एखाद्या पृष्ठभागाला चिकटून त्यावर वाढणाऱ्या पेशींना आसंजी पेशी म्हणतात. त्वचा, कूर्चा व दृष्टिपटल (रेटिना) यांना झालेली हानी भरून काढण्यासाठी अश्या पेशींची मदत होऊ शकते. आसंजी पेशींच्या वाढीसाठी सहाय्यभूत असणारे किंवा प्रतिबंध करणारे पदार्थ, उदाहरणार्थ प्रथिने, एखाद्या पृष्ठभागावर मुद्रित करून त्यावर ह्या पेशी वाढवल्या तर इच्छित मापात व आकारात त्या वाढवता येतात. प्रयोगशाळेत अश्या पेशींचे गुणधर्म व वाढ यांचा अभ्यास करण्यासाठी संशोधक काच किंवा प्लॅस्टिक अश्या पृष्ठभागांवर प्रथिने मुद्रित करून त्यावर ह्या पेशी वाढवतात.  शिक्के वापरून प्रथिने मुद्रित करण्याच्या ह्या प्रक्रियेला मायक्रोकॉंटॅक्ट मुद्रण म्हणतात. 

भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई येथील संशोधकांनी प्रथिनांच्या संरचना मुद्रित करण्याचे शिक्के तयार करण्याची अभिनव पद्धत प्रस्तावित केली आहे. ही पद्धत कमी खर्चिक आहे व प्रथिने मुद्रित करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या आधीच्या पद्धतींत असणाऱ्या अनेक त्रुटी दूर करते.

जीवशास्त्रात मायक्रोकॉंटॅक्ट मुद्रणाचा उपयोग, पेशींच्या विभेदन व स्थानांतरण यासारख्या पेशीच्या आकारावर अवलंबून असलेल्या कार्यांचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो. प्ररूप बदलू शकण्याच्या पेशीच्या क्षमतेला विभेदन असे म्हणतात. अश्या अभ्यासांतून मिळालेल्या माहितीचा उपयोग रोगाचे कारण असलेल्या पेशींचा नाश करणारे उपचार शोधण्यासाठी करू शकतो.

ह्या संशोधनाचे नेतृत्व करणारे प्राध्यापक अभिजित मजुमदार सांगतात, “ह्या तंत्राचा उपयोग रोगनिदान, व्हायरस ओळखणे व मूलभूत जीवशास्त्र समजून घेण्यासाठी केला जाऊ शकतो.”

वेलकम ट्रस्ट-डीबीटी अलायंस यांच्यातर्फे वित्तसहाय्य लाभलेला सदर अभ्यास सायंटिफिक रिपोर्टस् या कालिकात प्रकाशित करण्यात आला.

प्रथिने निरनिराळ्या प्ररूपांमध्ये मुद्रित करायची असल्यास, त्या प्ररूपांचे शिक्के असणे आवश्यक असते. प्रकाशशिलामुद्रण (फोटोलिथोग्राफी) तंत्रामध्ये प्रकाशाचा उपयोग शिक्के कोेरण्यासाठी छिन्नी सारखा करून शिक्के तयार केले जातात. पण ह्या पद्धतीने शिक्के तयार करणे खर्चिक असते व त्याला विशेष कौशल्य लागते. त्यासाठी उच्च कोटीचे तंत्रज्ञान असलेली गुंतागुंतीच्या यंत्रांची आवश्यकता असते आणि प्रकाश संवेदनशील सामग्री आवश्यक असते.

सदर आभ्यासात संशोधकांनी उपलब्ध सामग्री पासून दोन प्रकारचे शिक्के तयार केले. पहिल्या प्रकारासाठी त्यांनी पॉलिस्टायरीन चे मणी वापरले; बीन बॅगमध्ये भरलेले असतात तसे, पण साधारण अर्धा मिमी आकाराचे. एका काचेवर हे मणी पाण्यात ठेवून ते सावकाश वाळू दिले. एकमेकांना चिकटलेले असताना हे मणी वाळले तेव्हा गोल असलेला त्यांचा आकार षट्कोनी झाला. संशोधकांनी यानंतर त्यावर मऊ व लवचिक असलेले पॉलिडायमेथिलसिलोक्झेन (पीडीएमएस) चा एक पातळ थर दिला व शिक्का तयार केला. हा थर दिल्यामुळे मणी जागच्याजागी राहिले आणि त्यांचा षट्कोनी आकार तसाच राहिला.    

पॉलीस्टायरीन वापरूण केलेले शिक्के, ते वापरून छापलेली प्रथिने आणि त्या प्रथिनंवर वाढवलेल्या पेशी
चित्र स्रोत

दुसऱ्या प्रकारचा शिक्का तयार करण्यासाठी अगदी अरुंद, दंडगोल आकाराच्या पोकळ नळ्यांमध्ये पीडीएमएस भरून ते घनरूप होऊ दिले. तयार झालेली पीडीएमएसची नळी बाहेर काढून सपाट पृष्ठभागावर त्याची इच्छित मांडणी केली. आधीच्या पद्धतीप्रमाणे मांडणी केलेल्या पीडीएमएसच्या नळ्यांवर पीडीएमएसचा एक पातळ थर दिला व शिक्का तयार केला. याची रचना एकमेकांना चिकटून असलेल्या रस्त्यावरील गतिरोधकांसारखी दिसत होती. या नळ्या वाकवू शकत असल्यामुळे वक्र आकार असलेले शिक्के तयार करणेही शक्य झाले.

पीडीएमएस चे दंडगोल वापरून तयार केलेले वक्राकार नसलेले व वक्राकार असलेले शिक्के
चित्र स्रोत

या शिक्क्यांची विश्वासार्हता तपासण्यासाठी संशोधकांनी एका सपाट पृष्ठभागावर हे शिक्के वापरून प्रथिनांच्या रचना मुद्रित केल्या आणि त्यावर उंदराच्य पेशी वाढवल्या. या रचनांवर संवर्धित केलेल्या पेशी निरोगी व जीवनक्षम असल्याचे त्यांना आढळले. ह्या पद्धतीने मुद्रित केलेल्या प्रथिनांची समरूपतेची तुलना, प्रकाशशिलामुद्रण वापरून मुद्रित केलेल्या प्रथिनांच्या समरूपतेशी केल्यावर असे आढळले की शिक्के कारायची ही नवी पद्धत प्रकाशशिलामुद्रणाइतकीच अचूक आहे, व तयार केलेले शिक्के जुन्या पद्धतींप्रमाणेच पुनर्निर्माण करण्यायोग्य आहेत. शिवाय नवीन प्रस्तावित पद्धत सोपी व विशेष कौशल्याची आवश्यकता नसणारी आहे.

प्रस्तावित पद्धतीचा सर्वात महत्त्वाचा फायदा म्हणजे त्याची कमी किंमत. ही नूतन पद्धत वापरून केलेले पीडीएमएसचे शिक्के तयार करायला प्रत्येक नगास फक्त ₹३५० लागतात व त्यांना सुस्थितीत ठेवण्यासाठी विशेष काहीच करावे लागत नाही. प्रकाशशिलामुद्रणाने तयार केलेल्या शिक्क्यांची किंमत मात्र प्रत्येक नगाला ₹१५०० इतकी असते आणि आवश्यक असलेली अधिक साधनसामग्री धरून दर वर्षी लाखो रूपये खर्च येऊ शकतो. प्रस्तावित पद्धतीने शिक्के बनवण्याचा आणखी एक फायदा म्हणजे एकच शिक्का वेगवेगळ्या मापाच्या रचना मुद्रित करायला वापरता येतो. या शिक्क्यांवर दाब दिला की ते सपाट होतात व त्याच्या पृष्ठभागाचे माप बदलते.

“रूढ प्रकाशशिलामुद्रण पद्धतीने गोलाकार शिक्के तयार करणे फारच आव्हानात्मक असते,” असे प्रस्तावित पद्धतीचा आणखी एक फायदा सांगताना ह्या अभ्यासाच्या प्रथम लेखिका, आयआयटी मुंबईतील विद्यर्थिनी अक्षदा खाडपेकर म्हणाल्या.  

प्रयोगशाळेसाठी लागणारी महाग साधनसामग्री आयात करणे हा संशोधन करण्यातला मोठा अडथळा बनू शकतो. सदर अभ्यासात प्रस्तावित केल्याप्रमाणे परवडणारे तंत्रज्ञान आपले आपणच विकसित केले तर हा भार हलका होऊ शकतो.

“आमच्या पद्धतीचा उपयोग शिक्के तयार करण्याची व प्रथिने मुद्रित करण्याची किंमत कमी ठेवण्यासाठी होऊ शकतो. कमी अनुदान असलेल्या प्रयोगशाळांना त्यांच्या संशोधनाचे क्षेत्र विस्तारित करण्याची संधी यामुळे मिळेल,” असे प्रा मजुमदार शेवटी म्हणाले.