नैनोस्कोपिक चिकित्सा उपकरण बनाने के लिए वैज्ञानिकों ने एक प्राचीन कला रूप को कैसे अपनाया



होली ग्रीनबर्ग ब्रिघम यंग यूनिवर्सिटी (बीवाईयू) में मैकेनिकल इंजीनियरिंग लैब में 24 वर्षीय स्नातक की छात्रा थी, जब उसे इस विचार पर ठोकर लगी कि मुड़े हुए कागज़ के क्रेन का उसके काम से कोई संबंध हो सकता है। ग्रीनबर्ग को आज्ञाकारी तंत्र में दिलचस्पी थी – वह है , ऐसी वस्तुएँ जिनकी गति झुकने, मोड़ने और मुड़ने से होती है। उसके सबसे अच्छे दोस्तों में से एक ओरिगेमी कौतुक था जिसने उसे कुछ बुनियादी तकनीकें सिखाईं। “कुछ लोग ग्रेड स्कूल के लिए बहुत सारे पेपर पढ़ते हैं। मैंने बहुत सारे कागज को मोड़ा, ”ग्रीनबर्ग कहते हैं। रंगीन टी-रेक्स और वीनस फ्लाईट्रैप के आंकड़े, ओरिगेमी पैटर्न की पुस्तकों के साथ, प्रयोगशाला की अलमारियों को भरने लगे। और ग्रीनबर्ग ने अपने प्रोफेसरों के साथ महसूस किया कि कागज को मोड़ने की प्राचीन कला चिकित्सा उपकरणों और उपकरणों के डिजाइन सहित अन्य क्षेत्रों पर भी लागू हो सकती है। अग्रणी तकनीक। BYU में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और एसोसिएट अकादमिक उपाध्यक्ष लैरी हॉवेल कहते हैं, “ओरिगेमी कलाकारों ने उन चीजों को करने के नए तरीकों की खोज की, जिन्हें हम हमेशा के लिए इस्तेमाल करने वाले तरीकों का उपयोग करने पर कभी ठोकर नहीं खाएंगे।” 2010 में जब ग्रीनबर्ग ने प्रयोगशाला में प्रवेश किया, तब तक दुनिया भर के वैज्ञानिक और इंजीनियर पहले से ही ओरिगेमी सिद्धांतों का उपयोग कर रहे थे – मुख्य रूप से, यह विचार कि किसी बड़ी चीज को कॉम्पैक्ट आकार में मोड़ा जा सकता है, फिर उसका विस्तार किया जा सकता है – ऑटोमोबाइल एयरबैग और रॉकेट शील्ड के डिजाइन में .ज़ोंग यू, पीएचडी, जो अब ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय में इंजीनियरिंग विज्ञान के प्रोफेसर हैं, ने महाधमनी धमनीविस्फार के इलाज के लिए एक बंधनेवाला हृदय स्टेंट पर काम किया था, जिसमें ओरिगेमी सिद्धांतों का उपयोग 30-मिमी व्यास से कम 7-9-मिमी तक मोड़ने के लिए किया गया था। सम्मिलन में आसानी, फिर महाधमनी के अंदर एक बार अपने पूर्ण आकार में तैनात। और रॉबर्ट जे। लैंग, पीएचडी, एक भौतिक विज्ञानी और विश्व-प्रसिद्ध ओरिगेमी विशेषज्ञ, ने ओरिगेमी का उपयोग करके एक सपाट सामग्री को मोड़ने के लिए चिकित्सा उपकरणों के लिए एक थैली तैयार की थी ताकि बाँझ हो सतह गैर-बाँझ सतहों के संपर्क में नहीं आएगी जब इसका उपयोग किया जा रहा था। लैंग कई परियोजनाओं के लिए ओरिगेमी सिद्धांतों और तकनीकों को लागू करने के तरीकों पर बीईयू सहित सरकारी एजेंसियों, निजी कंपनियों और विश्वविद्यालयों के साथ परामर्श कर रहा था। “वह चीज जो ओरिगेमी दवा के साथ-साथ अन्य क्षेत्रों में योगदान करती है, वह नियतात्मक आकार-परिवर्तन है,” लैंग कहते हैं, जिसका अर्थ है कि ऐसे उपकरण जो एक विशिष्ट और जानबूझकर तरीके से आकार बदलते हैं, न कि केवल एक दराज में भरी हुई शर्ट की तरह उखड़ जाती हैं। “जैसा कि ओरिगेमी अधिक मान्यता प्राप्त हो गया है, इंजीनियर के टूलबॉक्स का हिस्सा है, चिकित्सा समस्याओं पर काम करने वाले अधिक लोगों ने इसे देखा है और यह संबंध बनाया है: ओह, यह उपयोगी हो सकता है।” नेशनल साइंस फाउंडेशन ने चर्चा पकड़ी और 2010 की शुरुआत में एक वित्त पोषित किया ओरिगेमी से संबंधित अनुदानों की श्रृंखला: डीएनए ओरिगेमी के डिजाइन पर एक दिवसीय कार्यशाला, प्रोग्राम करने योग्य “बुद्धिमान” ओरिगेमी पर एक परियोजना, और एक, बीईयू में, गैर-कागज सामग्री के लिए ओरिगेमी सिद्धांतों को लागू करने पर। BYU की टीम ने एक बनाया ओरिगेमी-शैली “धौंकनी” जो एक्स-रे मशीन की घुमावदार भुजा के लिए एक बाँझ म्यान प्रदान कर सकती है क्योंकि इसे अलग-अलग दिशाओं में घुमाया गया था। उन्होंने एक बेहतर फिटिंग वाले वयस्क डायपर को डिजाइन करने के लिए ओरिगेमी का इस्तेमाल किया, जो शरीर के कर्व्स के अनुरूप था। BYU में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और के एसोसिएट डीन, स्पेंसर मैग्लेबी, पीएचडी, स्पेंसर मैग्लेबी कहते हैं, “हमने जिन पहले पैटर्न के साथ खेला, उनमें से एक चॉपर था।” स्नातक शिक्षण। एक ओरिगेमी चॉपर चोंच या मुंह जैसा दिखता है; जब इसे किनारों से निचोड़ा जाता है, तो यह खुल जाता है और बंद हो जाता है जैसे कि यह काट रहा हो। लैप्रोस्कोपिक सर्जरी के लिए एक छोटा उपकरण बनाने के लिए एक ही सिद्धांत का इस्तेमाल किया जा सकता है, एक केबल के साथ संचालित करने के लिए पिंच बंद करने के लिए संचालित किया जाता है, फिर शरीर के अंदर एक बार खोला और हेरफेर किया जाता है। बीईयू टीम ने इसे ओरिसेप्स (ओरिगेमी-प्रेरित सर्जिकल संदंश) कहा। पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी में, जहां मैरी फ्रेकर, पीएचडी, सेंटर फॉर बायोडेविसेस को निर्देशित करती हैं, उनकी टीम ने एक ऐसे उपकरण पर काम करना शुरू किया, जिसे पेट के ट्यूमर के इलाज के लिए एंडोस्कोप के माध्यम से डाला जा सकता है। रेडियोफ्रीक्वेंसी एब्लेशन के साथ – एक विद्युत प्रवाह जो ट्यूमर कोशिकाओं को कंपन करने, गर्म करने और मरने का कारण बनता है। फ़्रीकर की टीम ने ओरिगेमी तकनीकों का उपयोग छोटी सुइयों से बना एक जांच टिप बनाने के लिए किया जो सम्मिलन के लिए कॉम्पैक्ट हो सकता है, फिर एक बार अंदर एक 3 डी मोर की पूंछ की तरह पंखा ट्यूमर। उन्होंने इसे “चिमेरा” कहा, जो एक ग्रीक शब्द है जो असंगत भागों से बना प्राणी है। इस तरह के ओरिगेमी-प्रेरित उपकरणों के पारंपरिक उपकरणों पर कुछ फायदे हैं: डिजाइन की सादगी का मतलब है कम चलने वाले हिस्से और बैक्टीरिया के टिका या जोड़ों में इकट्ठा होने के कम अवसर, साथ ही कम विनिर्माण लागत। यदि चिकित्सा उपकरणों और स्टेंट को छोटा किया जा सकता है, तो सर्जरी स्वयं कम आक्रामक और शरीर के लिए विघटनकारी होगी; उपचार तेज और कम जटिल हो सकता है। “आवेदन [of origami in medicine] लैप्रोस्कोपिक सर्जरी में वृद्धि के साथ संगीत कार्यक्रम में वृद्धि हुई है,” लैंग कहते हैं। “आप एक छोटे से छेद से अंदर जाना चाहते हैं; एक बार जब आप अंदर हों, तो आप फैलना चाहते हैं, चाहे रक्त वाहिका फैलाने वाले स्टेंट या अंगों को रास्ते से हटाने के लिए खुलने वाले रिट्रैक्टर के साथ। यहीं ओरिगेमी ने एक भूमिका निभाई है।” चिकित्सा अनुप्रयोगों में ओरिगेमी का उपयोग करना भी चुनौतियां प्रस्तुत करता है। पारंपरिक ओरिगेमी कागज का उपयोग करने पर आधारित है, लेकिन शरीर में उपयोग के लिए अभिप्रेत उपकरण जैव-संगत सामग्री से बने होने चाहिए। फिर सक्रियण का सवाल है। “गंतव्य पर पहुंचने के बाद आप इसे कैसे आगे बढ़ाएंगे?” लैंग पूछता है। “क्या यह एक मोटर है, एक लीवर है, क्या यह विद्युत रूप से सक्रिय है?” कुछ ओरिगेमी-प्रेरित डिवाइस एक निश्चित तापमान तक पहुंचने पर तैनात होते हैं, लेकिन वह तापमान भी मानव शरीर के अनुकूल होना चाहिए। ग्रीनबर्ग ने 10 साल पहले BYU छोड़ दिया और अब शेवरॉन में व्यवसाय विकास में काम करते हैं। उसके ओरिगेमी प्रयोग उसके बच्चों के साथ नैपकिन को मोड़ने तक सीमित हैं, जबकि वे एक चीनी रेस्तरां में रात के खाने की प्रतीक्षा कर रहे हैं। लेकिन दुनिया भर में – ऑक्सफोर्ड, पेन स्टेट और BYU में, इज़राइल, चीन, जापान और अन्य जगहों की प्रयोगशालाओं में – शोधकर्ता जारी हैं पता लगाएं कि ओरिगेमी चिकित्सा उपकरणों और प्रक्रियाओं पर कैसे लागू हो सकता है: कीमोथेरेपी दवाओं के साथ एम्बेडेड एक मुड़ी हुई जैव-संगत शीट जो शरीर के अंदर फैल सकती है; ग्लूकोमा के इलाज के लिए सिर्फ 0.5 मिमी व्यास वाला एक छोटा स्टेंट; और डीएनए नैनोटेक्नोलॉजी की एक शाखा जिसमें 3 डी संरचनाओं में “बुनाई” डीएनए शामिल है, जिसका उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, बायोइमेजिंग और “स्मार्ट” दवा वितरण में, कीमोथेरेपी को सीधे लक्ष्य कैंसर कोशिकाओं में लाना। “ओरिगेमी-प्रेरित चिकित्सा उपकरणों में रुचि है पिछले दशक में “काफी बड़ा हो गया”, फ्रेकर कहते हैं, जिनकी टीम अब ओरिगेमी-प्रेरित उत्पाद पर काम कर रही है ताकि डॉक्टरों को उनके रोगियों से एयरोसोल बूंदों के संपर्क से साइनस सर्जरी करने से बचाया जा सके। इस बिंदु पर, अधिकांश ओरिगेमी-प्रेरित चिकित्सा अनुप्रयोग अनुसंधान या प्रोटोटाइप चरण में रहते हैं। धन जुटाने, निर्माता की रुचि हासिल करने और FDA अनुमोदन प्राप्त करने में वर्षों लग सकते हैं। हॉवेल कहते हैं, “यह धीरे-धीरे प्रयोगशालाओं से कंपनियों की ओर बढ़ रहा है।” “इसमें समय लगता है।” ओरिगेमी के मूल सिद्धांत – बढ़ते और बढ़ते से गति प्राप्त करना; कुछ फ्लैट को तीन आयामी में परिवर्तित करना; किसी बड़ी चीज़ को मोड़कर उसे छोटा करके छोटा करना; जटिल परिणाम प्राप्त करने के लिए सरल तकनीकों का उपयोग करना – बायोमेडिकल इंजीनियरों के अपने काम को देखने के तरीके को बदल दिया है। फ्रेकर के लिए, उन अवधारणाओं ने दुनिया को देखने के तरीके को भी बदल दिया है। “जब तक मैंने अपने शोध में इस पर काम करना शुरू नहीं किया, तब तक मुझे कभी एहसास नहीं हुआ कि ओरिगेमी कितना सर्वव्यापी है,” वह कहती हैं। “यह सर्वत्र है।” .



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