कृत्रिम कोशिकाओं के लिए नियंत्रित बल जनरेटर विकसित करने की आवश्यकता के मद्देनज़र, Georgia Tech की टीम ने ATP-चालित मोटरों के बिना प्रोटीन नेटवर्क को नियंत्रित करने की रणनीति चुनी। उन्होंने Tetrahymena thermophila कैल्शियम-बाइंडिंग प्रोटीन 2 (Tcb2) का उत्पादन और शुद्धीकरण किया, जो कैल्शियम के संपर्क में आने पर तंतुयुक्त नेटवर्क में असेंबली और संकुचन दिखाता है।
टीम ने एक प्रकाश-संवेदनशील कैल्शियम चेलेटर (एक "कैज" अणु) का प्रयोग करके यह तय किया कि कैल्शियम कहाँ और कब छोड़ा जाए। सितारों और वृत्तों के प्रकाश पैटर्न प्रोजेक्ट कर नेटवर्क को उन आकृतियों में इकट्ठा और संकुचित किया गया। पल्स्ड इल्लुमिनेशन से नेटवर्क लगभग 150 चक्रों तक बार-बार संकुचन कर सकता है, और संकुचन की गति लगभग 0.4 माइक्रोमीटर प्रति सेकंड दर्ज की गयी।
शोधकर्ताओं ने दिखाया कि यह सक्रिय नेटवर्क सूक्ष्म कणों को भी गतिमान कर सकता है, जो सिंथेटिक-कोशिका जैसी डिलीवरी प्रणालियों के लिए नियंत्रित एक्ट्यूएशन की ओर एक कदम है। टीम ने कम्प्यूटर मॉडल बनाए और सिमुलेशन तथा सुदृढ़ीकरण अधिगम (reinforcement learning) का उपयोग कर ऐसे प्रकाश पैटर्न तैयार किए जो नेटवर्क को हमारी इच्छा अनुसार धकेलने या खींचने में सक्षम हों।
यह काम Saad Bhamla के बायोइनस्पायर्ड इंजीनियरिंग लैब से आया। Bhamla ने तुलना करते हुए कहा कि सिलिएट में ATP कैल्शियम स्टोर्स को रीचार्ज करने के लिए काम आता है और आवश्यकता पर कैल्शियम जारी होता है: "यह एक शुद्ध गैस इंजन की तुलना में Prius के करीब है।" अध्ययन को आंशिक रूप से National Science Foundation ने वित्तपोषित किया; स्रोत: Georgia Tech।
- प्रमुख परिणाम: प्रकाश से कैल्शियम जारी करना।
- अमर्यादित चक्र: पल्स्ड इल्लुमिनेशन द्वारा 150 चक्र तक।
- लक्षित उपयोग: नियंत्रित दवा वितरण और सिंथेटिक-कोशिका प्रणालियाँ।
कठिन शब्द
- नियंत्रित — किसी प्रक्रिया को नियम या दिशा में चलाना
- संकुचन — आकार या आयतन छोटा होने की क्रिया
- कैल्शियम — एक रासायनिक तत्व जो हड्डियों और कोशिकाओं में मिलता है
- चेलेटर — ऐसा अणु जो धातु आयनों को बांधता है
- पल्स्ड इल्लुमिनेशन — दोहराकर चालू और बंद होने वाला प्रकाश
- सुदृढ़ीकरण अधिगम — ऐसा मशीन अधिगम जिसमें पुरस्कार से मॉडल सीखता है
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चर्चा के प्रश्न
- नियंत्रित दवा वितरण के संदर्भ में यह सक्रिय नेटवर्क किस तरह मदद कर सकता है? कुछ संभावित फायदे लिखें।
- ATP-चालित मोटरों के बिना काम करने वाली रणनीति के क्या संभावित फायदे और सीमाएँ हो सकती हैं?
- यह तकनीक सिंथेटिक-कोशिका प्रणालियों में लागू होने पर किन सुरक्षा या नैतिक मुद्दों पर ध्यान देना चाहिए?
