یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی آف چائنا (USTC) میں فیمٹوسیکنڈ لیزر پروسیسنگ ٹیکنالوجی کی بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز میں پیش رفت

ٹشو انجینئرنگ کا مقصد انسانی جسم میں بیماریوں اور نقائص کی مرمت کے لیے جسمانی افعال کے ساتھ ٹشوز اور اعضاء کی تعمیر کرنا ہے۔ کلینکل ایپلی کیشنز میں صرف جلد، کارٹلیج اور ہڈیوں کے ٹشو انجینئرنگ کی مصنوعات استعمال کی گئی ہیں کیونکہ وٹرو میں بنائے جانے والے ٹشوز میں خون کی فراہمی کے نظام کی کمی ہوتی ہے۔ سائنسدانوں نے مصنوعی دل، جگر، پھیپھڑوں، گردے اور دیگر بافتوں اور اعضاء کو کامیابی کے ساتھ پرنٹ کیا ہے، لیکن مصنوعی مائیکرو واسکولر نیٹ ورکس، خاص طور پر کیپلیری نیٹ ورکس (ٹیوب کا قطر 6 سے 9 μm) کی پرنٹنگ ہمیشہ ایک مشکل مسئلہ اور ٹشو انجینئرنگ میں رکاوٹ رہی ہے۔ .
حال ہی میں، ایسوسی ایٹ پروفیسر جیاوین لی کے گروپ مائیکرو اینڈ نینو انجینئرنگ لیبارٹری، سکول آف انجینئرنگ سائنس، یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی آف چائنا (یو ایس ٹی سی) نے ایک فیمٹوسیکنڈ لیزر ڈائنامک ہولوگرافک پروسیسنگ طریقہ تجویز کیا ہے جو 3D کیپلیری سکیفولڈز کی موثر تعمیر کے لیے موزوں ہے۔ 3D کیپلیری نیٹ ورک تیار کرنا۔ اس کام کو "متحرک ہولوگرافک پروسیسنگ کے ساتھ کمپلیکس مورفولوجی کے ساتھ 3D بایومیمیٹک کیپلیری نیٹ ورکس کی تیزی سے تعمیر" کے عنوان سے شائع کیا گیا تھا یہ کام "3D بایومیمیٹک کیپلیری نیٹ ورکس کی تیز رفتار تعمیر کے عنوان سے "متحرک ہولوگرافک پروسیسنگ کا استعمال کرتے ہوئے کمپلیکس مورفولوجی کے ساتھ" کے عنوان سے شائع ہوا تھا۔ جریدے کے کور پیپر کے طور پر منتخب کیا گیا، اور متعلقہ ٹیکنالوجی کو پیٹنٹ کے ذریعے اختیار کیا گیا۔
فیمٹوسیکنڈ لیزر ٹو فوٹون پولیمرائزیشن میں نانوسکل پروسیسنگ ریزولوشن اور تین جہتی فیبریکیشن کی صلاحیت ہے، لیکن مائکرو واسکولر نیٹ ورکس کو پرنٹ کرنے کے لیے روایتی پروسیسنگ کی حکمت عملی غیر موثر ہے۔ پچھلے کام کی بنیاد پر، گروپ نے انگوٹھی کے سائز کے بیسل بیم کی بنیاد پر ایک مقامی فیز ماڈیولیشن طریقہ تجویز کیا ہے تاکہ انگوٹھی کی شکل کی نوچڈ لائٹ فیلڈ تیار کی جا سکے، اور تیزی سے بدلتی ہوئی نوچ والی رنگ لائٹ کو فوٹو ریزسٹ کے اندر ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا جائے پیچیدہ شکل میں بٹے ہوئے مائکروٹوبیول نیٹ ورکس اور بایونک پورس مائیکرو ٹیوبلز کی پروسیسنگ، اور پروسیسنگ کی رفتار روایتی پوائنٹ بہ پوائنٹ پروسیسنگ طریقہ سے 30 گنا زیادہ ہے۔ گروپ نے غیر محفوظ مائیکرو ٹیوبول نیٹ ورک کو دیوار کے خلاف بڑھنے کے لیے اینڈوتھیلیل سیلز کی رہنمائی کے لیے ایک سہار کے طور پر استعمال کیا، جس میں قابل تعریف مورفولوجی کے ساتھ پیچیدہ مائکرو واسکولر نیٹ ورکس کی تعمیر کا احساس ہوا، اور یہ کام ٹشو انجینئرنگ، ڈرگ اسکریننگ کے شعبوں میں تحقیقی کام کے لیے ایک پلیٹ فارم فراہم کرے گا۔ اور عروقی فزیالوجی۔ بوون سونگ، ایک ماسٹر کے طالب علم، شینگینگ فین، ایک ڈاکٹریٹ کے طالب علم، اور چاوئی وانگ، ایک پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو، اس مقالے کے شریک پہلے مصنف ہیں، اور جیاوین لی متعلقہ مصنف ہیں۔
حالیہ برسوں میں، لی کا گروپ بایومیڈیکل فیلڈ میں فیمٹوسیکنڈ لیزر پروسیسنگ ٹیکنالوجی کے استعمال کو فعال طور پر تلاش کر رہا ہے، اور اس نے مائیکرو نینو روبوٹس کی تیاری کے طریقہ کار میں پیش رفت کی ہے۔ مائیکرو نینو روبوٹس بائیو میڈیکل فیلڈ میں استعمال کے زبردست امکانات دکھاتے ہیں۔ پیچیدہ ماحول میں مائیکرو روبوٹس کی بڑے حجم کی تیاری اور قابل کنٹرول نقل و حمل کا احساس کرنے کے لیے، گروپ نے گھماؤ متحرک ہولوگرافک لائٹ فیلڈ پر مبنی ماحول کے لیے جوابدہ مائیکرو ہیلیکل روبوٹس کی تیاری کا ایک موثر طریقہ تجویز کیا ہے، جو ہزاروں ہائیڈروجیل مائیکرو پراسیس کر سکتا ہے۔ -ہیلیکل روبوٹ 0.5 گھنٹے کے اندر۔ روبوٹ کو pH کے ضابطے کے تحت اپنی مورفولوجی کی ذہین موافقت کی خرابی کا احساس ہوتا ہے، اور پھر مقناطیسی میدان کی ڈرائیو کے تحت دوائیوں کی فکسڈ پوائنٹ نقل و حمل کا احساس کرتے ہوئے مختلف موشن موڈز رونما ہوتے ہیں۔ مائیکرو ہیلیکل روبوٹس کے کم مقناطیسی مواد کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ڈرائیونگ فورس چھوٹی ہے، ماحولیاتی بہاؤ کی شرح کے اثر و رسوخ پر قابو پانا مشکل ہے، گروپ نے عمل کی بنیاد پر دو فوٹوون پولیمرائزیشن بنانے اور سنٹرنگ کا طریقہ تجویز کیا ہے۔ ایک خالص نکل ہیلیکل مائیکرو روبوٹ کی تیاری میں، ہیلیکل روبوٹس کا مقناطیسی مواد تقریباً 90 wt٪ ہے، کم شدت والے گھومنے والے مقناطیسی میدان میں مقناطیسی ٹارک کو بڑھاتا ہے، زیادہ سے زیادہ رفتار 12.5 جسمانی لمبائی فی سیکنڈ تک ہوتی ہے، اور آگے بڑھ سکتی ہے۔ آبجیکٹ کا وزن اس کے اپنے سے 200 گنا، اور مقناطیسی ٹارک میں کم طاقت گھومنے والے مقناطیسی میدان کے ذریعے بڑھایا جاتا ہے۔
مزید برآں، جیاوین لی کے گروپ نے فیمٹوسیکنڈ لیزر ٹو فوٹوون پروسیسنگ پر مبنی نیورونل گروتھ رویے پر مائیکرو نینو ڈھانچے کے اثرات کو دریافت کیا۔ شعبہ لائف سائنسز اینڈ میڈیسن کے پروفیسر Guo-Qiang Bi اور اسکول آف انفارمیشن سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے ایسوسی ایٹ پروفیسر ویپنگ ڈنگ کے ساتھ مل کر، انہوں نے فیمٹوسیکنڈ دو فوٹون ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے مختلف فاصلوں اور اونچائیوں کے ساتھ پیٹرن والے مائکرو پلرز کی صفیں تیار کیں۔ اور پتہ چلا کہ نیورونل ایکسونز isometric micropillers پر بڑھنے کا رجحان رکھتے ہیں، اور یہ کہ وہ مائکرو پلر کی قطاریں بنا کر نیوران کی دشاتمک ترقی اور عصبی سرکٹس کی تشکیل کی رہنمائی کرنے کے قابل تھے۔ محوری مائیلینیشن سے متاثر ہو کر، مشترکہ گروپ نے مختلف قطروں، دیواروں کی موٹائیوں اور لمبائیوں کے ساتھ مائیکرو ٹیوبول ڈھانچے کو ڈیزائن اور تیار کر کے محوری مائیلینیشن کی تقلید کی، اور پتہ چلا کہ مائیکرو ٹیوبول ڈھانچے نیورونل ایکسونس کی شرح نمو کو تیز کرنے کے قابل تھے (10 سے زیادہ بار)۔ اس کے علاوہ، مشترکہ گروپ نے مقناطیسی طور پر نکل کی ایک مقناطیسی پتلی فلم اور مائکرو ٹیوبلز کی سطح پر ٹائٹینیم کی ایک بایوکمپیٹیبل پتلی فلم کو پھوٹا، جسے بیرونی مقناطیسی میدان کی ہیرا پھیری کے تحت نیوران کے درست کنکشن کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حیاتیاتی اعصابی سرکٹ. مائیکرو نینو اسٹرکچر دشاتمک اور تیز نیورونل نمو کے قابل ہیں، جو الگ تھلگ اعصابی کلسٹرز کے دشاتمک کنکشن، نیورل نیٹ ورک کی تعمیر، اور عصبی نقصان کی تیزی سے مرمت کے لیے طریقے اور آئیڈیاز فراہم کریں گے۔