आईआईटी रुड़की के शोधकर्ताओं ने स्व-संगठन में सक्षम जीवन-सदृश सूक्ष्म कारकों का निर्माण किया है।

सम्पादक प्रमोद कुमार

⦁ शोधकर्ताओं ने जीवन-सदृश सूक्ष्म वस्तुओं का डिज़ाइन तैयार किया है जो तेल-पानी के अंतरापृष्ठ पर अपने संगठन को स्व-नियमित करने में सक्षम हैं, जो उनके भीतर होने वाली एंजाइमी प्रतिक्रियाओं द्वारा संचालित होते हैं।

⦁ इन सूक्ष्म वस्तुओं के बीच आकर्षक एवं प्रतिकर्षी स्थानीय अंतःक्रियाओं की सटीक इंजीनियरिंग ने उनके स्थूल संगठन की प्रोग्रामिंग की अनुमति दी है।

⦁ ईंधन (भोजन) पर निर्भरता और अन्य सूक्ष्म कणों के साथ असामाजिक अंतःक्रियाओं जैसे जीवन-सदृश व्यवहारों को दर्शाया है।

⦁ वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में स्वायत्त सॉफ्ट बायो-प्रेरित माइक्रोबॉट्स के भविष्य के लिए यह अध्ययन आशाजनक है।

आईआईटी रुड़की, उत्तराखंड, भारत – 03/11/2025 – आईआईटी रुड़की के शोधकर्ताओं ने सूक्ष्म हाइड्रोजेल का निर्माण किया है जो तेल-जल इंटरफेस पर अपनी स्व-व्यवस्था को सुदृढ़ बनाने के लिए आंतरिक अभिक्रियाओं को संचालित करने में सक्षम हैं। ये हाइड्रोजेल रासायनिक ईंधन (भोजन) पर निर्भरता और अन्य कोलाइड्स के साथ असामाजिक अंतःक्रिया जैसे कई जीवन-सदृश व्यवहार प्रदर्शित करते हैं, सूक्ष्म पैमाने पर कार्गो लॉजिस्टिक्स एवं सटीक कोलाइडल संयोजन करते हैं। ऐसे कोमल सूक्ष्म रोबोट (माइक्रोबॉट्स) पर्यावरणीय सुधार व लक्षित दवा वितरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे। के मार्गदर्शन में किया और उनका कार्य दुनिया की सबसे प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पत्रिकाओं में से एक, जर्नल ऑफ द अमेरिकन केमिकल सोसाइटी (JACS) में प्रकाशित हुआ है।

अध्ययन इस बात की पड़ताल करता है कि किस प्रकार मॉडल माइक्रोकंपार्टमेंट अपने भीतर मौजूद रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग अपने चारों ओर बाहरी तरल प्रवाह को शक्ति प्रदान करने और अपनी स्थानीय अंतःक्रियाओं को विनियमित करने के लिए कर सकते हैं। यह उन्हें रासायनिक ईंधन की कीमत पर एक व्यवस्थित अवस्था उत्पन्न करने में सक्षम बनाता है, जिसे संतुलन से दूर बनाए रखा जाता है, जो जीवित कोशिकाओं का एक मूलभूत पहलू है। यह शोध कोलाइडल सिस्टम रसायन विज्ञान के बढ़ते क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करता है जो यह समझने का प्रयास करता है कि कैसे सरल रासायनिक घटक स्थानीय रूप से अंतःक्रिया करते हैं और उभरते जटिल गुणों का उत्पादन करते हैं जिन्हें संतुलन की स्थितियों में दोहराना असंभव है। ये मॉडल कोलाइड न केवल स्वयं को व्यवस्थित करते हैं बल्कि आसपास के अन्य निष्क्रिय माइक्रोकंपार्टमेंट को भी सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं।

जीवित प्रणालियों के मूलभूत पहलुओं की नकल करने के अलावा, इन निष्कर्षों के भविष्य के लिए सार्थक निहितार्थ हैं। यह शोध अगली पीढ़ी के बुद्धिमान पदार्थों, सॉफ्ट रोबोट एवं कृत्रिम कोशिकाओं की दिशा में एक कदम है जो अपने जटिल परिवेश को समझ सकते हैं, उसके अनुसार ढल सकते हैं और प्रतिक्रिया दे सकते हैं। भविष्य में, ऐसे गैर-विषैले एंजाइम-संचालित माइक्रोबॉट्स का उपयोग पर्यावरणीय सुधार में किया जा सकता है, जैसे कि तेल रिसाव की सफाई, रासायनिक संवेदन, या यहाँ तक कि दवा वितरण, जहाँ सूक्ष्म कारकों को बिना किसी बाहरी नियंत्रण के स्वायत्त रूप से गति करने, एकत्रित होने और कार्य करने की आवश्यकता होती है।

यह शोध वैश्विक वैज्ञानिक और नीतिगत प्राथमिकताओं के साथ दृढ़ता से प्रतिध्वनित होता है। यह संयुक्त राष्ट्र सतत विकास लक्ष्यों (एसडीजी), विशेष रूप से एसडीजी 9 (उद्योग, नवाचार एवं अवसंरचना) और एसडीजी 12 (जिम्मेदार उपभोग और उत्पादन) के अनुरूप है। यह जैव-अर्थव्यवस्था को मज़बूत करने, हरित प्रौद्योगिकी नवाचार को सक्षम बनाने और विज्ञान एवं इंजीनियरिंग में आत्मनिर्भर भारत को आगे बढ़ाने पर भारत के रणनीतिक ज़ोर के अनुरूप भी है। व्यापक रूप से, यह कार्य कम ऊर्जा वाली, जैविक रूप से प्रेरित प्रौद्योगिकियों की ओर विश्वव्यापी आंदोलन में योगदान देता है जो स्मार्ट, टिकाऊ व भविष्य के लिए तैयार हैं।

प्रो. पवन कुमार बोसूकोंडा (पर्यवेक्षक) ने टिप्पणी की, “यह शोध अंतरापृष्ठों पर गतिशील स्व-संगठन प्रक्रियाओं की हमारी समझ को बढ़ाता है, जो जीवित प्रणालियों की एक मूलभूत विशेषता है। यहाँ प्राप्त अंतर्दृष्टि पर्यावरणीय सुधार की चुनौतियों का समाधान करने के लिए बाहरी सक्रियण के बिना स्वायत्त सूक्ष्म-स्तरीय संयोजनों को विकसित करने का आधार प्रदान करती है।”

शोधार्थी श्री पंकज एस. पटवाल ने अपने विचार व्यक्त करते हुए कहा, “हमारा लक्ष्य ऐसे स्मार्ट पदार्थ बनाना है जो जीवित प्रणालियों की तरह व्यवस्थित और प्रतिक्रिया करने में सक्षम हों, लेकिन पूरी तरह से सरल पदार्थों से बने हों।” मैं अपने सलाहकार, अपने शोध समूह और आईआईटी रुड़की का आभारी हूँ जिन्होंने वैज्ञानिक जिज्ञासा और अंतःविषय अन्वेषण को प्रोत्साहित करने वाले वातावरण को बढ़ावा दिया है।”

आईआईटी रुड़की के निदेशक प्रो. के.के. पंत ने टीम को बधाई दी और कहा, “यह उपलब्धि आईआईटी रुड़की में मजबूत अनुसंधान संस्कृति एवं मौलिक एवं अनुप्रयुक्त विज्ञानों में आगे बढ़ने के लिए संस्थान की प्रतिबद्धता को दर्शाती है।”

सरल शब्दों में, यह शोध दर्शाता है कि कैसे छोटे बायोमिमेटिक सिस्टम, जीवित प्रणालियों के मूलभूत व्यवहार की नकल करने वाले रासायनिक ईंधन की उपस्थिति में, बिना किसी बाहरी ट्रिगर के, क्षणिक रूप से बन और व्यवस्थित हो सकते हैं। यह शोध स्व-संचालित लघु मशीनों के लिए भविष्य की दिशा प्रदान करेगा और जीवन-सदृश पदार्थों के निर्माण में सहायता करेगा, जो वैज्ञानिक समुदाय के लिए एक वर्तमान चुनौती है। यह सफलता उन्नत वैज्ञानिक अनुसंधान के भविष्य को आकार देने में आईआईटी रुड़की की बढ़ती भूमिका को उजागर करती है।

प्रकाशन यहां देखा जा सकता है: https://doi.org/10.1021/jacs.5c11877

एंजाइम-युक्त सक्रिय माइक्रोजेल कण सूक्ष्म कारकों की तरह कार्य करते हैं जो द्रव प्रवाह उत्पन्न करते हैं, एक-दूसरे के साथ उनकी अंतःक्रिया को नियंत्रित करते हैं, और रासायनिक ईंधन (भोजन) पर निर्भरता और अन्य कोलाइड्स के साथ असामाजिक अंतःक्रिया जैसे जीवन-सदृश व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। यह चित्र अमेरिकन केमिकल सोसाइटी (एसीएस) की अनुमति से “जल-तेल अंतरापृष्ठ पर एंजाइम-चालित विलेय प्रवाह द्वारा संचालित सूक्ष्म-कम्पार्टमेंट्स का स्व-संगठन” जर्नल ऑफ केमिकल साइंसेज (2025) से लिया गया है।