आईआईटी रुड़की ने विकसित किया मल्टी मॉडल नैनोबायोटिक प्लेटफार्म

आईआईटी रुड़की के शोधकर्ताओं ने मल्टीड्रग-रेसिस्टेंट बैक्टीरियल रोगजनकों का मुकाबला करने के लिए एक नॉवेल मल्टी-मॉडल नैनोबायोटिक प्लेटफॉर्म विकसित किया

रुड़की, 12 मई 2022: जीवाणु रोगजनकों के विरुद्ध एक नॉवेल शस्त्रागार विकसित करने की चुनौती को पार करना कठिन बना हुआ है। हालांकि, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान रुड़की (आईआईटी रुड़की) की एक शोध टीम ने एक मल्टीमॉडल नैनोबायोटिक प्लेटफॉर्म विकसित करने की रणनीति अपनाई, जो बैक्टीरिया के रोगजनकों का मुकाबला करता है। नैनोप्लेटफॉर्म मल्टीड्रग-प्रतिरोधी जीवाणु रोगजनकों को कम करने के लिए एक खाद्य-ग्रेड पेप्टाइड (सामान्य रूप से सुरक्षित- जीआरएएस श्रेणी के जीवाणु, पेडियोकोकस पेंटोसेअस के रूप में मान्यता प्राप्त एक रोगाणुरोधी पेप्टाइड) की सहक्रियात्मक जीवाणुरोधी गतिविधि का लाभ उठाता है।

प्रौद्योगिकी मंच को स्वास्थ्य क्षेत्र और खाद्य पैकेजिंग में अनुप्रयोगों के लिए दिखाया गया है।

टीम ने चांदी (Ag °) के नैनोकणों को डेकोरेट करने के लिए पीडियोसिन का इस्तेमाल किया; जो कि IIa बैक्टीरियोसिन क्लास के अंतर्गत आता है एवं एक दोधारी नैनो-प्लेटफ़ॉर्म (Pd-SNPs) को विकसित किया जिसमें दोनों जीवाणुरोधी के आंतरिक गुण मौजूद हैं, तथा जो कि बैक्टीरिया के रोगजनकों के एक व्यापक स्पेक्ट्रम के खिलाफ आश्चर्यजनक रूप से उच्च जीवाणुरोधी शक्ति प्रदान करता है, जिसमें ESKAPE श्रेणी भी शामिल है (छह एंटीबायोटिक- रेजिस्टेंट बैक्टीरियल रोगजनकों ) य़ह कार्य स्तनधारी कोशिकाओं पर प्रतिकूल साइटोटोक्सिसिटी प्रदर्शित किए बिना किया गया।

पीडी-एसएनपी की बढ़ी हुई रोगाणुरोधी गतिविधि जीवाणु कोशिका दीवार के साथ उनके उच्च मेल के कारण होती है, जो पीडी-एसएनपी को बाहरी झिल्ली में प्रवेश करने की अनुमति देती है, जिससे झिल्ली कोशिका के विद्युत आवेश वितरण में बदलाव होता है तथा झिल्ली अखंडता का विघटन होता है। क्रिया मूल्यांकन के तंत्र के लिए त्वरित और संवेदनशील स्क्रीनिंग टूल पर आधारित आनुवंशिक नियामक तत्वों की एक बैटरी से पता चला है कि cpxP, degP, और sosX जीन के अपगमन से प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का विस्फोट होता है जो अंततः जीवाणु कोशिका की मृत्यु का कारण बनते हैं। ये निष्कर्ष जीवाणु रोगजनकों की एक विस्तृत श्रृंखला का मुकाबला करने के लिए तथा एक शक्तिशाली जैव-संगत नैनोबायोटिक प्लेटफॉर्म का उपयोग करने के लिए नए रास्ते को रेखांकित करते हैं।

जानवरों पर प्रयोगों के नियंत्रण और पर्यवेक्षण के उद्देश्य के लिए समिति (भारत सरकार, नई दिल्ली) के दिशानिर्देशों के अनुसार, आईआईटी रुड़की की संस्थागत पशु आचार समिति के अनुपालन में सभी पशु प्रयोग आयोजित किए गए थे।

आईआईटी रुड़की से अध्ययन में योगदान देने वाली शोध टीम में प्रोफेसर नवीन कुमार नवानी, केमिकल बायोलॉजी लेबोरेटरी, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग और एडजंक्ट फैकल्टी, सेंटर ऑफ नैनो टेक्नोलॉजी, आईआईटी रुड़की, पीयूष कुमार, अरशद अली शेख, प्रदीप कुमार, रजत ध्यानी, तरुण कुमार शर्मा, अजमल हुसैन, रासायनिक जीवविज्ञान प्रयोगशाला, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की, विवेक कुमार गुप्ता, रंजना पठानिया, आणविक जीवाणु विज्ञान और रासायनिक आनुवंशिकी प्रयोगशाला, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की; कृष्णकांत गंगेले, कृष्ण मोहन पोलुरी, मैकेनिस्टिक बायोलॉजिकल केमिस्ट्री लेबोरेटरी, बायोसाइंसेज एंड बायोइंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की।

आईआईटी रुड़की के निदेशक प्रोफेसर अजीत के चतुर्वेदी ने कहा, “मैं लगातार जीवाणु संक्रमण को कम करने के लिए एक वाहन विकसित करने की दिशा में अपने नए विचार के लिए आईआईटी रुड़की में शोध दल को बधाई देना चाहता हूं। यह स्वास्थ्य या खाद्य क्षेत्र में रोगजनकों की एक विस्तृत श्रृंखला का मुकाबला करने के लिए नए रास्ते खोलेगा।”

प्रो. नवीन कुमार नवानी और पीयूष कुमार ने शोध की संकल्पना की और शोध पत्र लिखा; पीयूष कुमार, अरशद अली शेख, प्रदीप कुमार, विवेक कुमार गुप्ता, रजत ध्यानी, तरुण कुमार शर्मा, अजमल हुसैन ने शोध किया। इसके सभी निष्कर्ष अमेरिकन केमिकल सोसाइटी जर्नल-एसीएस (ACS) एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेसेस में प्रकाशित किए गए हैं।

अवधारणा के बारे में बात करते हुए, प्रो नवीन कुमार नवानी, केमिकल बायोलॉजी लेबोरेटरी, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग और एडजंक्ट फैकल्टी, सेंटर ऑफ नैनो टेक्नोलॉजी, आईआईटी रुड़की ने कहा, “पीडी-एसएनपी (Pd-SNPs), एक नैनोबायोटिक प्लेटफॉर्म जो विभिन्न प्रकार के बायोमेडिकल उपयोग करता है, अभूतपूर्व लाभ का प्रदर्शन करता है, क्योंकि वे गर्मी प्रतिरोधी हैं, मानव सीरम में जीवाणुरोधी गतिविधि बनाए रखते हैं, और माउस मॉडल में वैनकोमाइसिन मध्यवर्ती स्टैफिलोकोकस ऑरियस (VISA) संक्रमण को कम करते हैं। इसके अलावा, बायोडिग्रेडेबल नैनोफाइबर में लिपटे पीडी-एसएनपी ने पनीर के नमूनों में लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स को कम किया। यह दिलचस्प है कि पीडियोसिन के साथ एसएनपी की सहक्रियात्मक बातचीत से चांदी के आयनों से जुड़ी विषाक्तता में भी उल्लेखनीय कमी आएगी, जो जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए एक महत्वपूर्ण मानदंड है।”

डॉ. पीयूष कुमार, पोस्ट-डॉक्टोरल फेलो, केमिकल बायोलॉजी लेबोरेटरी, बायोसाइंसेज और बायोइंजीनियरिंग विभाग, आईआईटी रुड़की, पेपर के प्रमुख लेखक ने कहा, “एमडीआर रोगजनकों के खिलाफ एक सशक्त शस्त्रागार की विशेषताओं में से एक लॉन्ग लास्टटिंग जीवाणुरोधी क्षमता है। हमने L. monocytogenes और VISA-ST1745 (विशिष्ट प्रकार के रोगाणुरोधी-प्रतिरोधी बैक्टीरिया) की Pd-SNPs के खिलाफ प्रतिरोध हासिल करने की क्षमता की जांच की, जिसने प्रदर्शित किया कि जीवाणु रोगजनक Pd-SNPs के खिलाफ प्रतिरोध विकसित करने में विफल रहे। विकसित पीडी-एसएनपी ने विभिन्न स्तनधारी कोशिकाओं के संपर्क में आने पर उत्कृष्ट जैव-रासायनिकता दिखाई। इसके अलावा, परिणामों से पता चला कि पीडी-एसएनपी ने सेलुलर आक्रमण को कम कर दिया, जिससे पीडी-एसएनपी नैदानिक रोगज़नक़ों के विषाणु को कम करने में सक्षम हैं और एंटीबायोटिक प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस रोगज़नक़ दोनों के आक्रमण को कम कर सकते हैं”
इस शोध को शिक्षा मंत्रालय, भारत सरकार की स्कीम फॉर ट्रांसफॉर्मल एंड एडवांस्ड रिसर्च इन साइंसेज (STARS) की पहल से वित्त पोषण द्वारा समर्थित किया गया था।