ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি অফ চায়না (ইউএসটিসি) এ ফেমটোসেকেন্ড লেজার প্রসেসিং প্রযুক্তির বায়োমেডিকাল অ্যাপ্লিকেশনে অগ্রগতি

টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং এর উদ্দেশ্য হল মানবদেহের রোগ এবং ত্রুটিগুলি মেরামত করার জন্য শারীরবৃত্তীয় ফাংশন সহ টিস্যু এবং অঙ্গগুলি তৈরি করা। শুধুমাত্র ত্বক, তরুণাস্থি এবং হাড়ের টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং পণ্যগুলি ক্লিনিকাল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা হয়েছে কারণ ভিট্রোতে নির্মিত টিস্যুগুলির একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ রক্ত ​​সরবরাহ ব্যবস্থার অভাব রয়েছে। বিজ্ঞানীরা সফলভাবে কৃত্রিম হৃদয়, লিভার, ফুসফুস, কিডনি এবং অন্যান্য টিস্যু এবং অঙ্গ মুদ্রণ করেছেন, কিন্তু কৃত্রিম মাইক্রোভাসকুলার নেটওয়ার্ক, বিশেষ করে কৈশিক নেটওয়ার্ক (6 থেকে 9 μm এর টিউব ব্যাস) মুদ্রণ সবসময় একটি কঠিন সমস্যা এবং টিস্যু প্রকৌশলে বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে। .
সম্প্রতি, মাইক্রো অ্যান্ড ন্যানো ইঞ্জিনিয়ারিং ল্যাবরেটরি, স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং সায়েন্স, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি অফ চায়না (ইউএসটিসি) এর সহযোগী অধ্যাপক জিয়াওয়েন লি'র গ্রুপ 3D কৈশিক স্ক্যাফোল্ডগুলির দক্ষ নির্মাণের জন্য উপযুক্ত একটি ফেমটোসেকেন্ড লেজার ডায়নামিক হলোগ্রাফিক প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির প্রস্তাব করেছে। 3D কৈশিক নেটওয়ার্ক তৈরি করা। কাজটি "র্যাপিড কনস্ট্রাকশন অফ 3D বায়োমিমেটিক ক্যাপিলারি নেটওয়ার্কস উইথ কমপ্লেক্স মর্ফোলজি ইউজিং ডাইনামিক হলোগ্রাফিক প্রসেসিং" নামে প্রকাশিত হয়েছিল "র্যাপিড কনস্ট্রাকশন অফ 3D বায়োমিমেটিক ক্যাপিলারি নেটওয়ার্কস উইথ কমপ্লেক্স মোর্ফোলজি ইউজিং ডাইনামিক হলোগ্রাফিক প্রসেসিং" শিরোনামে অ্যাডভান্সড ফাংশনাল ম্যাটেরিয়ালস-এ প্রকাশিত হয়েছিল। জার্নালের কভার পেপার হিসাবে নির্বাচিত, এবং সম্পর্কিত প্রযুক্তি একটি পেটেন্ট দ্বারা অনুমোদিত ছিল।
ফেমটোসেকেন্ড লেজার টু-ফোটন পলিমারাইজেশনে ন্যানোস্কেল প্রসেসিং রেজোলিউশন এবং ত্রি-মাত্রিক ফ্যাব্রিকেশন ক্ষমতা রয়েছে, তবে মাইক্রোভাসকুলার নেটওয়ার্কগুলি মুদ্রণের জন্য ঐতিহ্যগত প্রক্রিয়াকরণ কৌশলটি অদক্ষ। পূর্ববর্তী কাজের উপর ভিত্তি করে, গ্রুপটি একটি রিং-আকৃতির বেসেল বিমের উপর ভিত্তি করে একটি রিং-আকৃতির খাঁজযুক্ত আলোর ক্ষেত্র তৈরি করার জন্য একটি স্থানীয় ফেজ মডুলেশন পদ্ধতির প্রস্তাব করে এবং দক্ষ উপলব্ধি করতে ফটোরসিস্টের ভিতরে প্রকাশ করার জন্য দ্রুত-পরিবর্তনশীল খাঁজযুক্ত রিং লাইট ব্যবহার করে। জটিল আকার বিভাজিত মাইক্রোটিউবুল নেটওয়ার্ক এবং বায়োনিক ছিদ্রযুক্ত মাইক্রোটিউবুলের প্রক্রিয়াকরণ, এবং প্রক্রিয়াকরণের গতি ঐতিহ্যগত পয়েন্ট-বাই-পয়েন্ট প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির চেয়ে 30 গুণ বেশি। গোষ্ঠীটি ছিদ্রযুক্ত মাইক্রোটিউবুল নেটওয়ার্কটিকে একটি ভারা হিসাবে ব্যবহার করে এন্ডোথেলিয়াল কোষগুলিকে প্রাচীরের বিপরীতে বৃদ্ধি পেতে নির্দেশিত করতে, সংজ্ঞায়িত আকারবিদ্যা সহ জটিল মাইক্রোভাসকুলার নেটওয়ার্কের নির্মাণ উপলব্ধি করে এবং এই কাজটি টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং, ড্রাগ স্ক্রীনিং এর ক্ষেত্রে গবেষণা কাজের জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম প্রদান করবে। এবং ভাস্কুলার ফিজিওলজি। বোয়েন সং, একজন মাস্টার্সের ছাত্র, একজন ডক্টরাল ছাত্র শেংইং ফ্যান, এবং পোস্টডক্টরাল ফেলো চাওই ওয়াং, কাগজটির সহ-প্রথম লেখক, এবং জিয়াওয়েন লি সংশ্লিষ্ট লেখক।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, লি'র গ্রুপ সক্রিয়ভাবে বায়োমেডিকেল ক্ষেত্রে ফেমটোসেকেন্ড লেজার প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির প্রয়োগ অন্বেষণ করছে এবং মাইক্রো-ন্যানো রোবট তৈরির পদ্ধতিতে অগ্রগতি করেছে। মাইক্রো-ন্যানো রোবটগুলি বায়োমেডিকাল ক্ষেত্রে দুর্দান্ত প্রয়োগের সম্ভাবনা দেখায়। জটিল পরিবেশে মাইক্রো-রোবটগুলির বৃহৎ আয়তনের প্রস্তুতি এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য পরিবহন উপলব্ধি করার জন্য, গ্রুপটি পরিবেশ-প্রতিক্রিয়াশীল মাইক্রো-হেলিকাল রোবটগুলির একটি দক্ষ প্রস্তুতির পদ্ধতির প্রস্তাব করে যা ঘূর্ণনগতভাবে গতিশীল হলোগ্রাফিক আলো ক্ষেত্রের উপর ভিত্তি করে, যা হাজার হাজার হাইড্রোজেল মাইক্রোকে প্রক্রিয়া করতে পারে। - হেলিকাল রোবট 0.5 ঘণ্টার মধ্যে। রোবটটি পিএইচ নিয়ন্ত্রণের অধীনে তার নিজস্ব রূপবিদ্যার বুদ্ধিমান অভিযোজিত বিকৃতি উপলব্ধি করে, এবং তারপরে ওষুধের নির্দিষ্ট-বিন্দু পরিবহন উপলব্ধি করে চৌম্বক ক্ষেত্রের ড্রাইভের অধীনে বিভিন্ন ধরণের গতি মোড ঘটে। মাইক্রো-হেলিকাল রোবটের কম চৌম্বকীয় বিষয়বস্তুর সমস্যা সমাধানের জন্য, চালিকা শক্তি ছোট, পরিবেশগত প্রবাহ হারের প্রভাবকে অতিক্রম করা কঠিন, গ্রুপটি প্রক্রিয়াটির উপর ভিত্তি করে একটি দ্বি-ফোটন পলিমারাইজেশন গঠন এবং সিন্টারিং পদ্ধতি প্রস্তাব করে। একটি বিশুদ্ধ নিকেল হেলিকাল মাইক্রো-রোবট প্রস্তুত করার জন্য, হেলিকাল রোবটগুলির চৌম্বক উপাদান প্রায় 90 wt%, কম-তীব্রতার ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্রে চৌম্বকীয় ঘূর্ণন সঁচারক বল বৃদ্ধি করে, সর্বোচ্চ গতি প্রতি সেকেন্ডে 12.5 বডি দৈর্ঘ্য পর্যন্ত, এবং এটিকে চালিত করতে পারে। বস্তুর ওজন তার নিজের থেকে 200 গুণ, এবং চৌম্বক ঘূর্ণন সঁচারক বল একটি কম শক্তি ঘূর্ণন চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্বারা উন্নত করা হয়.
এছাড়াও, জিয়াওয়েন লি-এর গ্রুপ ফেমটোসেকেন্ড লেজার টু-ফোটন প্রক্রিয়াকরণের উপর ভিত্তি করে নিউরোনাল বৃদ্ধির আচরণের উপর মাইক্রো-ন্যানো কাঠামোর প্রভাবগুলি অন্বেষণ করেছে। লাইফ সায়েন্সেস অ্যান্ড মেডিসিন বিভাগের অধ্যাপক গুও-কিয়াং বি এবং স্কুল অফ ইনফরমেশন সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির সহযোগী অধ্যাপক উইপিং ডিং-এর সহযোগিতায়, তারা ফেমটোসেকেন্ড টু-ফোটন প্রযুক্তি ব্যবহার করে বিভিন্ন ব্যবধান এবং উচ্চতা সহ প্যাটার্নযুক্ত মাইক্রোপিলারের অ্যারে তৈরি করেছে, এবং দেখা গেছে যে নিউরোনাল অ্যাক্সনগুলি আইসোমেট্রিক মাইক্রোপিলারগুলিতে বৃদ্ধি পেতে থাকে এবং তারা মাইক্রোপিলার সারি তৈরি করে নিউরনের দিকনির্দেশক বৃদ্ধি এবং নিউরাল সার্কিট গঠনের নির্দেশ দিতে সক্ষম হয়েছিল। অ্যাক্সোনাল মাইলিনেশন দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, যৌথ গোষ্ঠীটি বিভিন্ন ব্যাস, প্রাচীরের বেধ এবং দৈর্ঘ্য সহ মাইক্রোটিউবুল স্ট্রাকচার ডিজাইন এবং প্রস্তুত করে অ্যাক্সোনাল মাইলিনেশন সিমুলেট করেছে এবং আবিষ্কার করেছে যে মাইক্রোটিউবুল স্ট্রাকচারগুলি নিউরোনাল অ্যাক্সনগুলির বৃদ্ধির হারকে ত্বরান্বিত করতে সক্ষম হয়েছে (10 বারের বেশি)। উপরন্তু, যৌথ গোষ্ঠীটি চুম্বকীয়ভাবে নিকেলের একটি চৌম্বকীয় পাতলা ফিল্ম এবং মাইক্রোটিউবুলসের পৃষ্ঠে টাইটানিয়ামের একটি জৈব-সঙ্গতিপূর্ণ পাতলা ফিল্ম ছড়িয়ে দেয়, যা একটি নির্দিষ্ট গঠনের জন্য একটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের ম্যানিপুলেশনের অধীনে নিউরনের সুনির্দিষ্ট সংযোগের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। জৈবিক নিউরাল সার্কিট। মাইক্রো-ন্যানোস্ট্রাকচারগুলি দিকনির্দেশনামূলক এবং ত্বরান্বিত নিউরোনাল বৃদ্ধিতে সক্ষম, যা বিচ্ছিন্ন স্নায়ু ক্লাস্টারগুলির দিকনির্দেশক সংযোগ, নিউরাল নেটওয়ার্ক নির্মাণ এবং স্নায়ুর ক্ষতি দ্রুত মেরামতের জন্য পদ্ধতি এবং ধারণা প্রদান করবে।