శాస్త్ర విజ్ఞానము

(కొన్నేళ్ల క్రితం పిల్ల సైన్సు పత్రిక ’విద్యార్థి చెకుముకి’ కోసం రాసిన వ్యాసం ఇది.)

భవిష్యత్ ఇంజెక్షన్లు: నానోటెక్నాలజీతో ఔషధ సరఫరా

"అమ్మబాబోయ్!"
అంతవరకు బుద్ధిగా కార్టూన్ నెట్వర్క్ చూస్తున్న ఐదేళ్ల అనిల్, ఉన్నట్లుడి అలా కేకేసి ఒక్క గంతులో లోపలి గదిలోకి పారిపోయాడు.
"ఏవయ్యిందిరా?" అడిగింది తల్లి.
"డాక్టర్ అంకుల్..." అంటూ లోపలినుంచే సణిగాడు.
ఆవిడ వెనక్కి తిరిగి చూస్తే నవ్వుతూ ఇంట్లోకి ప్రవేశిస్తున్న వాళ్ల బంధువు డాక్టర్ మురళీధర్ కనిపించాడు.


అందరూ గౌరవించే డాక్టర్లని చూసి చిన్నపిల్లలు భయపడ్డానికి మూలకారణం ఒక్కటే - అదే ఇంజెక్షన్. కాని పిల్లల్లో బెదురు పుట్టించే ఈ ఆయుధం అంటే పెద్ద వాళ్లకి, ముఖ్యంగా పేదవాళ్లకి అపారమైన గురి. డాక్టర్ వాడే మందుల అమ్ములపొదిలో ఇంజెక్షన్ ఓ బ్రహాస్త్రం లాంటిది. ఏ టాబ్లెట్లకీ లొంగని మొండి రోగం ఇంజెక్షను వేస్తే దెబ్బకి లొంగుతుందని ఓ నమ్మకం.
అయితే అలాంటి నమ్మకం పూర్తిగా నిరాధారం కాదు. నోట్లో టాబ్లెట్ వేసుకున్నప్పుడు అది జీర్ణమండలంలోకి చేరగా, అందులో కొంత భాగమే రక్తమండలంలోకి చేరగా, అందులో మళ్ళీ కొంత భాగమే రక్తంలో కొట్టుకు వెళ్లి వ్యాధి ఉన్న అవయవం మీద పని చేస్తుంది. అలా కాకుండా ఇంజెక్షను వేసినప్పుడు మందు సూటిగా శరీర మాంసంలోకి (అంటే భుజం మీదనో, నడుం మీదనో ఉన్న కండలోకి) ఎక్కుతుంది. ఇక జీర్ణమండలంలోకి ప్రవేశించకుండా నేరుగా రక్తమండలంలోకి ప్రవేశించి రక్తప్రవాహం ద్వార చేరాల్సిన చోటికి చేరుతుంది. అయితే ఈ పద్ధతిలో కూడా మందు చేరాల్సిన చోటికి సూటిగా చేరడం లేదు. అందువల్ల ఎక్కించిన మందులో ఎంతో భాగం నష్టమవుతోంది. అందుకే మందుని సూటిగా అవసరమైన శరీరభాగంలోకి ప్రవేశపెటడం ఆధునిక ఔషధ సరఫరా పద్ధతుల్లో ఒకటి.

ప్రస్తుతం శరీరంలోకి మందును ప్రవేశపెట్టేందుకు వాడుకులో ఉన్న పద్ధతులు రెండు - ఇంజెక్షన్లు, టాబ్లెట్లు. ఈ రెండిట్లోనూ మరో ముఖ్యమైన సమస్య కూడా ఉంది. అదేంటో చెప్పాలంటే ఉదాహరణగా డయాబిటిస్ వ్యాధిని తీసుకుందాం. ఈ వ్యాధిలో రెండు రకాలు ఉన్నాయి. ఒకటి ఇస్నులిన్ మీద ఆధారపడేది. రెండవది ఇన్సులిన్ మీద ఆధారపడనిది. ఈ ఇన్సులిన్ అనే హార్మోను చక్కెర లో ఉండే శక్తిని కణాలలోకి చేరవేయటంలో సహాయపడుతుంది. దీన్ని పాంక్రియాస్ అనే గ్రంథి విడుదల చేస్తుంది. ఈ గ్రంథిలో వచ్చే దోషాల వల్ల ఇన్సులిన్ విడుదల తగ్గినప్పుడు చక్కెరలోని శక్తి కణాలకి సరిగ్గా అందదు. అప్పుడు రోగి శరీరంలో కొరతగా ఉన్న ఇన్సులిన్ ని భార్తీ చేసుకోవడానికి టాబ్లెట్లు వేసుకోవడం, ఇన్సులిన్ ఇంజెక్షన్లు తీసుకోవడం చేస్తాడు. అయితే ఈ పద్ధతిలో శరీరంలోకి ఆగాగి మందు ప్రవేశించడం వల్ల వేసుకోగానే చక్కెర (షుగరు) బాగా తగ్గడం, మందు వేసుకోకముందు పెరగడం జరుగుతుంది. అందువల్ల ఈ పద్ధతిలో రక్తంలో షుగరు ఆటుపోట్లు తీవ్రంగా ఉంటాయి. రక్తంలో ఈ షుగరు ఆటుపోట్ల వల్ల చిన్న చిన్న రక్తనాళాలు దెబ్బతినే ప్రమాదం ఉంది. అది కళ్లలో జరిగితే గుడ్డితనం, పాదాలలో జరిగితే పాదాలు తీసేయాల్సి రావడం సంభవించవచ్చు.

వర్తమాన పరిస్థితుల్లో పాత ఔషధ సరఫరా పద్ధతులు పని చెయ్యకపోవడానికి మరో కారణం కూడా ఉంది. ఆధునిక బయోటెక్నాలజీ పద్ధతులతో తయారవుతున్న ఎన్నో మందుల్లో ప్రోటీన్లు ముఖ్యాంశాలుగా ఉంటున్నాయి. ఇలాంటి మందులని నోట్లో వేసుకుంటే అవి కడుపులో అరిగిపోయి ఇక అవి అందాల్సిన చోటికి అందవు. ఇంజెక్షన్ రూపంలో వేసుకున్నా కాలేయం (liver) వాటిని రక్తంలో ఎక్కువ సేపు ఉండనివ్వదు. ఈ రక్షకభటుల బారి నుండి తప్పించి మందుని శరీరంలోకి చొప్పించేదెలా? తగినంత సేపు అక్కడ నిలిపేదెలా?

ఆధునిక బయోమెడికల్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధికి చిహ్నంగా ఇటీవలి కాలంలో రెండు ఔషధ సరఫరా పద్ధతులు రూపొందుతున్నాయి. వీటిలో మొదటి పద్ధతిలో ఓ చిన్న ’చిప్’ లో మందు కూరి, ఆ చిప్ ని శరీరంలో ప్రవేశపెడతారు. రిమోట్ కంట్రోల్ సహాయంతో చిప్ లో ఉన్న మందు తగు మోతాదులో, సకాలంలో శరీరంలో వెలువడేలా నియంత్రిస్తారు. ఇలాంటి చిప్ లని ’జీవ సూక్ష్మ విద్యుత్ యాంత్రిక పరికరాలు (Biological micro-electromechanical systems - Bio MEMs) ’ అంటారు. రెండవ పద్ధతి నానోటెక్నాలజీ (nanotechnology) మీద ఆధారపడి ఉంది. ఇందులో అతి చిన్న నానో రేణువులకి మందు అణువులని అంటించి వాటిని శరీరంలో ప్రవేశపెడతారు. నానో రేణువులకి అంటుకుని ఉన్న మందు అవసరమైన తీరులో వేరుపడి శరీరంలో వెలువడేట్టు నియంత్రిస్తారు. ఈ రెండు పద్ధతుల గురించి కాస్త విపులంగా తెలుసుకుందాం.

’మైక్రో చిప్స్ ఇన్కార్పరేటెడ్’ అని శరీరంలో మందు సరఫరా చేసే చిప్ లని తయారుచేసే కంపెనీ ఒకటుంది. ఇది అమెరికాలో మసాచుసెట్స్ లో, బెడ్ఫర్డ్ నగరంలో ఉంది. వీళ్లు తయారు చేసే పరికరాల్లో 35 mm ల పొడవు ఉన్న ఓ చిన్న సిలికాన్ చిప్ ఉంటుంది. ఇందులో 100 చిన్న చిన్న బద్దీలు
ఉంటాయి. ఈ బద్దీల్లో మందు కూరుతారు. బద్దీలని మూస్తూ ఓ సన్నని ప్లాటినమ్, టైటానియం పొర ఉంటుంది. ఓ చిన్న 4 వోల్టుల షాక్ ఇస్తే బద్దీ మీద ఉన్న మూత తెరుచుకుని లోపల ఉన్న మందు బయటకి స్రవిస్తుంది. ఈ వ్యవహారం అంతా రెమోట్ కంట్రోల్ తో నియంత్రించవచ్చు. ఈ పరికరాలతో జంతువుల మీద చేసిన ప్రయోగాలు సత్ఫలితాలు ఇచ్చాయి. మనుషుల మీద ప్రయోగించడానికి ప్రస్తుతం టెక్నాలజీ తగినంతగా అబివృద్ధి కాలేదని నిపుణులు అభిప్రాయ పడుతున్నారు.

అయితే ఈ BioMEMS వినియోగంలో కొన్ని సమస్యలు లేకపోలేవు. చిప్ ని ఒకసారి శరీరంలో ప్రవేశపెట్టిన తరువాత అది ఎంత కాలం సక్రమంగా పనిచేస్తుందో తెలీదు. జంతు ప్రయోగాలలో మాత్రం చిప్ మూడు నెలలకు పైగా సక్రమంగా పనిచేసినట్టు తేలింది. శరీరంలో ద్రవ్యాల ప్రభావం చేత చిప్ పాడయ్యే ప్రక్రియని ఫౌలింగ్ అంటారు. శరీరంలోని రోగనిరోధక వ్యవస్థ (immune system) చిప్ ని శత్రు వస్తువుగా పరిగణించి దాని మీద చేసే దండయాత్రకి ఫలితంగా ఎన్నో రకాల కణాలు, అణువులు వచ్చి చిప్ ఉపరితలానికి అంటుకుని, అవన్నీ ఓ దట్టమైన పొరలాగా తయారై చిప్ పూడుకుపోయేట్టు చేస్తాయి. "ఈ ఫౌలింగ్ మహా తలనొప్పొ," అంటాడు బర్టన్ సేజ్ అనే ఒక నిపుణుడు. ఫౌలింగ్ ఎంత మేరకు జరుగుతుంది అన్నది చిప్ శరీరంలో ఎక్కడ ఉంది, చిప్ లో ఉన్న మందు ఎటువంటిది మొదలైన కారణాల మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. కనుక దాన్ని అంచనా వెయ్యడం కష్టం అంటాడు ఆ నిపుణుడు.

ఇలాంటి చిప్ హార్ట్ ఎటాక్ పేషంట్లకి చాలా సౌకర్యంగా ఉంటుంది. హార్ట్ ఎటాక్ వస్తుంది అనిపించగానే రోగి తన రిమోట్ కంట్రోల్ సహాయంతో చిప్ లోని మందు వెలువడేట్టు చేసుకోవచ్చు. అయితే ఈ పద్ధతిలో కూడా మందు ఎప్పుడు వెలువడాలి అన్నది రోగి గాని, డాక్టరు గాని నిర్ణయించాల్సి ఉంటుంది. అలా కాకుండా ఆ నిర్ణయం కూడా చిప్ కే వదిలేయడం సాధ్యం అవుతుంది. అలా చెయ్యాలంటే చిప్ లో మందుతోబాటు సెన్సర్లు (sensors) కూడా జతచెయ్యాలి. ఈ సెన్సర్లు శరీరంలో చిప్ పరిసరాన్ని పరిశీలిస్తూ కొన్ని ప్రత్యేక పరిస్థితులు ఏర్పడగానే మందు వెలువరించమని చిప్ కి సంకేతం పంపుతాయి.

(సశేషం...)