கடந்த தசாப்தத்தில், பொறியியலாளர்கள், வேதியியலாளர்கள் மற்றும் உயிரியலாளர்கள் குழுக்கள் (Cicada wings kill bacteria) சிக்காடா இறக்கைகளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளை ஆய்வு செய்தன.
அவை தொடர்பில் நுண்ணுயிரிகளைக் கொல்லும் திறனின் ரகசியத்தைத் திறக்கும் நம்பிக்கையில், இயற்கையின் இந்தச் செயல்பாட்டை அறிவியலால் நகலெடுக்க முடிந்தால், அது தற்போதைய இரசாயன சிகிச்சைகளை விட மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும் உள்ளார்ந்த பாக்டீரியா எதிர்ப்பு மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட புதிய தயாரிப்புகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும்.
ஸ்டோனி புரூக் பல்கலைக்கழகத்தின் பொருட்கள் அறிவியல் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் துறையின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் சிக்காடா விங்கின் நானோ கட்டமைப்பை நகலெடுக்க ஒரு எளிய நுட்பத்தை உருவாக்கியபோது, அவர்கள் இன்னும் ஒரு முக்கிய தகவலைக் காணவில்லை. அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள நானோபில்லர்கள் உண்மையில் பாக்டீரியாவை எவ்வாறு அகற்றுகின்றன?
அதிர்ஷ்டவசமாக, பதிலைக் கண்டுபிடிக்க யார் உதவ முடியும் என்பதை ஜான்-மைக்கேல் கரில்லோ, எரிசக்தி துறையின் ஓக் ரிட்ஜ் தேசிய ஆய்வகத்தில் நானோபேஸ் பொருட்கள் அறிவியல் மையத்தின் ஆராய்ச்சியாளர் சரியாக அறிந்திருந்தனர்.
ORNL இல் உள்ள ஓக் ரிட்ஜ் லீடர்ஷிப் கம்ப்யூட்டிங் ஃபெசிலிட்டியில் உள்ள உச்சிமாநாடு சூப்பர் கம்ப்யூட்டரில் பெரிய அளவிலான, உயர்-தெளிவு மூலக்கூறு இயக்கவியல் (MD) உருவகப்படுத்துதல்கள் நானோ அறிவியல் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் சோதனைகளுக்கு கணக்கீட்டு ஒப்பீடுகள் மற்றும் நுண்ணறிவுகளைத் தேடுகின்றனர்.
“நாங்கள் உடனடியாக ஜான்-மைக்கேலைத் தொடர்புகொண்டு, ஒரு உருவகப்படுத்துதலுக்கான சாத்தியக்கூறுகளில் எங்கள் ஆர்வத்தையும் ஊக்கத்தையும் வெளிப்படுத்தினோம். MD உருவகப்படுத்துதல் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை நாங்கள் அறிந்திருந்தாலும், இது ஒரு சிக்கலான செயல்முறையாகும். மேலும் அவற்றைச் செய்வதில் எங்களுக்கு அதிக அனுபவம் இல்லை” என்று மாயா எண்டோ கூறினார்.
உச்சிமாநாட்டில் நேரத்தைக் கணக்கிடுவது ஒரு தொலைபேசி அழைப்பைப் போல எளிதானது அல்ல. நிச்சயமாக நானோ அறிவியல் ஆராய்ச்சியாளர்கள் CNMS இல் இதுபோன்ற உருவகப்படுத்துதல் வேலைகளைப் பெற விண்ணப்பிக்க வேண்டும். மேலும் அவர்களின் திட்டங்கள் விண்ணப்பச் செயல்முறையின் ஒரு பகுதியாக சக மதிப்பாய்வுக்கு உட்பட்டவை.
ஆனால் அது கார்ரிலோ வசதி செய்யும் ஒரே சேவை அல்ல. நானோ அறிவியல் ஆராய்ச்சிக்கான CNMS இன் அதிநவீன உபகரணங்களை அணுகுவதற்கு அப்பால் எதிர்கால பரிசோதனைகளுக்காக ORNL இன் ஸ்பேலேஷன் நியூட்ரான் மூலத்தில் நியூட்ரான் பீம்டைமைக் கோருவதற்கு அவர் தனித்துவமாக அமைந்துள்ளது.
“லிப்பிட் MD உருவகப்படுத்துதல்களுக்கான எங்கள் நுட்பங்கள் தனித்துவமானவை அல்ல. தனித்துவமானது என்னவென்றால், OLCF இன் வளங்களை எங்களால் பயன்படுத்த முடிகிறது, அதனால் நாம் பல அளவுருக்களை ஸ்கேன் செய்து பெரிய அமைப்புகளைச் செய்யலாம்” என்று கரில்லோ கூறினார். ஓஆர்என்எல் இன் எஸ்என்எஸ்-இன் நுட்பங்கள் MD உருவகப்படுத்துதல்களின் நேர அளவோடு பொருந்துகின்றன.
எனவே, MD உருவகப்படுத்துதல்களின் சில முடிவுகளை நேரடியாக SNS இல் உள்ள முடிவுகள் மற்றும் CNMS இல் உள்ள சோதனைகளுடன் ஒப்பிட திட்டமிட்டுள்ளோம்.
இயற்கையின் நுண்ணுயிர் Cicada wings kill bacteria கொல்லியைப் பிரதிபலிக்கிறது:
ஸ்டோனி ப்ரூக்கின் எண்டோ மற்றும் தடானோரி கோகா, இணைப் பேராசிரியர், 2012 ஆம் ஆண்டு வெளியிடப்பட்ட ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையால் ஈர்க்கப்பட்ட பிறகு, சிக்காடா இறக்கைகளை ஆராய முடிவு செய்தனர். இது பாக்டீரியா செல்களைத் துளைக்கும் திறனைப் பற்றியது. பாலிமர் பொருள் அறிவியலில் ஆராய்ச்சியாளர்களாக, எண்டோ மற்றும் கோகா இறக்கைகளின் நானோபில்லர்களை இயக்கிய சுய-அசெம்பிளி மூலம் பிரதிபலிக்க முயன்றனர்.
சுய-அசெம்பிளி என்பது ஒரு கோவலன்ட் பிணைப்பால் இணைக்கப்பட்ட இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வேதியியல் ரீதியாக வேறுபட்ட ஹோமோபாலிமர்களால் ஆன பிளாக் கோபாலிமர்களைப் பயன்படுத்தும் ஒரு செயல்முறையாகும்.
தன்னிச்சையாக பெரிய பகுதிகளில் அவற்றின் வடிவியல் அளவுருக்களை எளிதாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் அடர்த்தியான, அதிக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட கால நானோ கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்குப் பொருட்கள் எளிய மற்றும் பயனுள்ள வழியை வழங்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சிக்காடாவின் இறக்கைகளில் உள்ள நானோபில்லர்கள் பொதுவாக 150 நானோமீட்டர்கள் உயரமும் இடைவெளியும் கொண்டிருக்கும்.
ஆனால் அந்த பரிமாணங்களை மாற்றுவது சுவாரஸ்யமான முடிவுகளைக் கொண்டிருந்தது. “சிக்காடா விங் மிகவும் அழகான தூண் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, அதனால்தான் நாங்கள் பயன்படுத்த முடிவு செய்தோம். ஆனால் நாங்கள் கட்டமைப்பை மேம்படுத்த விரும்புகிறோம்” என்று கோகா கூறினார்.
இந்த நேரத்தில், சிக்காடா இறக்கை பாக்டீரியா ஒட்டுதலைத் தடுக்கும் என்பதை நாங்கள் அறிவோம். ஆனால் வழிமுறை தெளிவாக இல்லை. எனவே, தூணின் அளவு மற்றும் உயரம் மற்றும் தூண்களுக்கு இடையிலான இடைவெளியைக் கட்டுப்படுத்த விரும்பினோம். பின்னர் நாங்கள் பார்க்க விரும்பினோம். பாக்டீரியாவைக் கொல்வதற்கு என்ன வடிவியல் அளவுரு முக்கியமானது. அதுதான் இந்தத் திட்டத்தின் முழு யோசனையாகும்.
ப்ரூக்ஹேவன் தேசிய ஆய்வகத்தின் விருந்தினர் ஆய்வாளர் டேனியல் சலாட்டோ, நானோ மேற்பரப்புகளை உருவாக்குவதற்கும் அவற்றில் சோதனைகளை நடத்துவதற்கும் பணிபுரிந்தார். சிக்காடாவின் இறக்கையைப் பிரதிபலிக்க, அவர் பேக்கேஜிங்கில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பாலிமரைப் பயன்படுத்தினார். குறிப்பாக பாலிஸ்டிரீன்-பிளாக்-பாலி(மெத்தில் மெதக்ரிலேட்) டிப்லாக் கோபாலிமர்.
“தூண்களை பாக்டீரிசைடு ஆக்குவதற்கான எங்கள் அசல் அணுகுமுறை மிகவும் எளிமையானது. சுற்றுச்சூழலை நாம் கட்டுப்படுத்தும் வரை டிபிளாக் பாலிமர் தொழில்நுட்ப ரீதியாக நானோ கட்டமைப்பை உருவாக்க முடியும்” என்று எண்டோ கூறினார். கூடுதலாக, எங்களிடம் ஒரு குறிப்பிட்ட வகையான பாலிமர் தேவையில்லை.
அதனால்தான் பாலிஸ்டிரீனுடன் தொடங்கினோம். பாலிஸ்டிரீன் நம் அன்றாட வாழ்வில் எல்லா இடங்களிலும் உள்ளது. மேலும் நாம் ஒரு பொதுவான பாலிமரைப் பயன்படுத்தினாலும், அதே அல்லது ஒத்த சொத்தை நாம் வைத்திருக்க முடியும். சிக்காடா விங் நெடுவரிசையின் பாக்டீரிசைடு பண்பு காட்டுகிறது.
சோதனை முடிவுகள்:
சலாட்டோ ஆய்வகம்-எஷ்செரிச்சியா கோலி மற்றும் லிஸ்டீரியா மோனோசைட்டோஜென்களின் குழம்புகளில் அடைகாப்பதன் மூலம் பாக்டீரியாவிற்கு எதிரான நானோசர்ஃபேஸ்களின் செயல்திறனை சோதித்தது.
பிரித்தெடுக்கப்பட்டதும், மாதிரிகள் ப்ரூக்ஹேவன் ஆய்வகத்தின் நேஷனல் சின்க்ரோட்ரான் லைட் சோர்ஸ் II இல் ஃப்ளோரசன்ட் மைக்ரோஸ்கோபி மற்றும் மேய்ச்சல்-இன்சிடென்ஸ் ஸ்மால்-ஆங்கிள் எக்ஸ்ரே ஸ்கேட்டரிங் மூலம் பாக்டீரியாவுக்கு என்ன நடந்தது என்பதைத் தீர்மானிக்க ஆய்வு செய்யப்பட்டது.
நானோ மேற்பரப்புகள் அவற்றைத் தொட்ட பாக்டீரியாக்களைக் கொன்றது மட்டுமல்லாமல், அவை மேற்பரப்பில் இறந்த பாக்டீரியாக்கள் அல்லது குப்பைகளைக் குவிக்கவில்லை. “சில நேரங்களில் பாக்டீரியா செல்கள் இறந்து அவை மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படும்போது, அவற்றின் குப்பைகள் மேற்பரப்பில் இருக்கும், எனவே அவர்களின் சகோதரர்கள் உள்ளே வந்து அவற்றின் மேல் உறிஞ்சுவதற்கு சிறந்த சூழலை உருவாக்குகிறது” என்று சலாட்டோ கூறினார்.
அங்குதான் நிறைய உயிரியல் மருத்துவப் பொருட்கள் தோல்வியடைவதை நீங்கள் காண்கிறீர்கள். ஏனென்றால் சுற்றியுள்ள சூழல்களுக்கு அதிகமாகவோ அல்லது குறைவாகவோ நச்சுத்தன்மையுள்ள இரசாயனங்களைப் பயன்படுத்தாமல் நன்றாக வேலை செய்யும் குப்பைகளை நிவர்த்தி செய்யும் எதுவும் இல்லை.
ஆனால் நானோசர்ஃபேஸின் தூண்கள் இந்த பாக்டீரியா அழிவை எவ்வாறு அடைந்தன? அங்குதான் கரிலோவின் உருவகப்படுத்துதல்கள், தூண்களின் உள்ளூர் அமைப்பிற்குள் பாக்டீரியாவின் உயிரணு சவ்வு எப்படி, எங்கு நீண்டு சரிந்தது என்பதைக் காண்பிப்பதன் மூலம் மர்மத்திற்கு சில தடயங்களை வழங்குகிறது.
ஸ்டோனி புரூக் திட்டத்திற்காக, கரில்லோ ஒரு மில்லியன் துகள்களைக் கொண்ட ஒரு MD உருவகப்படுத்துதலை இயக்கினார். பல நீள-அளவிலான ஆய்வுகள், லிப்பிட் மூலக்கூறின் அளவு மற்றும் நானோசர்ஃபேஸின் தூண்களைச் சுற்றி அது எவ்வாறு அமைகிறது. தூண்களின் பரிமாணங்கள் மற்றும் சவ்வின் ஏற்ற இறக்கங்களின் நீள அளவுகள் ஆகியவற்றின் காரணமாக மாதிரியின் அளவு இருந்தது.
“பாக்டீரியம் மற்றும் நானோசர்ஃபேஸ் அடி மூலக்கூறு இடையே வலுவான தொடர்பு இருக்கும்போது, கொழுப்புத் தலைகள் ஹைட்ரோஃபிலிக் தூண் மேற்பரப்பில் வலுவாக உறிஞ்சி, சவ்வின் வடிவத்தை தூண்களின் அமைப்பு அல்லது வளைவுக்கு இணங்குகின்றன என்பதை உருவகப்படுத்துதலின் முடிவுகள் நிரூபித்துள்ளன” என்று கரில்லோ கூறினார்.
ஒரு வலுவான கவர்ச்சிகரமான தொடர்பு மேலும் தூண் பரப்புகளில் கூடுதல் சவ்வு இணைப்பை ஊக்குவிக்கிறது. தூண்களின் விளிம்புகளில் இறுகப் பட்டிருக்கும் லிப்பிட் பைலேயருக்குள் தூண்கள் போதுமான பதற்றத்தை உருவாக்கும் போது சவ்வு சிதைவு ஏற்படுவதாக உருவகப்படுத்துதல்கள் தெரிவிக்கின்றன.
இந்த கண்டுபிடிப்பு ஸ்டோனி புரூக் குழுவிற்கு ஆச்சரியமாக இருந்தது. இயற்கையின் அசல் வடிவமைப்பை நெருக்கமாகப் பின்பற்றுவது சிறந்த முடிவுகளை வழங்கும் என்று எதிர்பார்த்தது. ஆனால் அவற்றின் சிறப்பாகச் செயல்படும் மாதிரிகள் சிக்காடா விங்கின் நானோபில்லர்களைப் போன்ற அமைப்பு அல்லது உயரத்தைக் கொண்டிருக்கவில்லை.
“நானோ கட்டமைப்புக்கு உயரம் முக்கியமானது என்று நாங்கள் நினைத்தோம். ஏனெனில் தூண்களின் உயரம் பாக்டீரியாவின் சவ்வை துளைக்க ஒரு ஊசியாக செயல்படும் என்று நாங்கள் முதலில் எதிர்பார்த்தோம். ஆனால் அது நாங்கள் நினைத்தது போல் இல்லை. நானோபில்லர்களின் உயரம் குறைவாக இருந்தாலும், பாக்டீரியா இன்னும் தானாகவே இறந்துவிட்டது” என்று எண்டோ கூறினார்.
மேலும், எதிர்பாராத விதமாக, மேற்பரப்பில் எந்த உறிஞ்சுதலையும் நாங்கள் காணவில்லை. எனவே அது சுயமாக சுத்தம் செய்கிறது. குப்பைகளை அசைக்க பூச்சி அதன் இறக்கைகளை நகர்த்துவதால் இது நடந்ததாகக் கருதப்பட்டது. ஆனால் எங்கள் முறை மற்றும் கட்டமைப்புகள் மூலம், நாங்கள் அதை நிரூபிக்கிறோம். அவர்கள் இயற்கையாகவே தாங்களாகவே கொன்று சுத்தம் செய்கிறார்கள்.
பயோமெடிக்கல் சாதனங்களுக்கு நானோசர்ஃபேஸைப் பயன்படுத்துவதற்கு முன்பு, விளையாட்டில் உள்ள வழிமுறைகள், குறிப்பாக சுய-சுத்தப்படுத்தும் செயல்பாடுகளின் முழுமையான படத்தை உருவாக்க குழு உருவகப்படுத்துதல்களைப் பயன்படுத்துவதைத் தொடரும்.
கரில்லோவைப் பொறுத்தவரை, அவர் ஆம்பிஃபிலிக் லிப்பிட் போன்ற இரு அடுக்கு அமைப்புகளைப் பற்றிய தனது சொந்த ஆய்வுகளைத் தொடர்வார். அதே நேரத்தில் CNMS, OLCF அல்லது SNS இன் உதவி தேவைப்படும் பிற நானோ அறிவியல் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு உதவத் தயாராக இருக்கிறார்.
1 comment
பூச்சிகளின் பன்முகத்தன்மை மற்றும் உயிர்வாழ்வதற்கு Bacteria are helps to insects பாக்டீரியாக்கள் இன்றியமையாதவை என்று புதிய ஆய்வு கண்டறிந்துள்ளது!
https://ariviyalnews.com/4837/bacteria-are-helps-to-insects-new-study-finds-that-bacteria-are-essential-for-insect-diversity-and-survival/