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अध्ययन में इस बात की जांच की गई है कि बूंदों और बहते तरल पदार्थों के बीच अंतरापृष्ठीय तनाव किस प्रकार बैक्टीरिया के अस्तित्व और विषाणुता को प्रभावित करते हैं, जिसे अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है।
“बैक्टीरिया अक्सर अपने प्राकृतिक वातावरण में, जल निकायों से लेकर मानव केशिकाओं तक, तरल पदार्थ की गति का अनुभव करते हैं, लेकिन इस घटना को शोधकर्ताओं द्वारा काफी हद तक अनदेखा किया गया है। हमारे शोध से पता चलता है कि तरल पदार्थ के प्रवाह के कारण होने वाले तनाव बैक्टीरिया कोशिकाओं में महत्वपूर्ण परिवर्तन को ट्रिगर कर सकते हैं,” प्रमुख लेखक सिद्धांत जैन ने कहा।
इस शोधपत्र में कई प्रमुख वातावरणों पर चर्चा की गई है जहाँ बैक्टीरिया द्रव-प्रेरित तनावों का अनुभव करते हैं। वाष्पित बूंदों में, अंतरापृष्ठीय बल और प्रवाह पैटर्न इस बात को प्रभावित कर सकते हैं कि बैक्टीरिया कहाँ पहुँचते हैं और वे सुखाने की प्रक्रिया में कैसे जीवित रहते हैं।
शोधकर्ताओं ने कहा, “दिलचस्प बात यह है कि बूंदों के किनारों पर सूखने वाले बैक्टीरिया अक्सर केंद्र में मौजूद बैक्टीरिया की तुलना में ज़्यादा व्यवहार्यता और विषैलेपन को दर्शाते हैं। हवा में मौजूद बूंदें एक अलग तरह का तनावपूर्ण माहौल बनाती हैं, हवा में तैरती बूंदों में मौजूद बैक्टीरिया अक्सर ज़्यादा व्यवहार्यता दिखाते हैं, लेकिन संभावित रूप से ज़्यादा विषैले हो जाते हैं।”
जब बैक्टीरिया युक्त बूंदें उच्च गति से सतहों पर टकराती हैं, जैसे कि छींक के दौरान, तो इसमें शामिल बल बैक्टीरिया के शरीर विज्ञान को बदल सकते हैं, संभावित रूप से बैक्टीरिया को व्यवहार्य लेकिन गैर-संवर्धनीय अवस्था में धकेल सकते हैं और मेजबान कोशिकाओं को संक्रमित करने की उनकी क्षमता को बढ़ा सकते हैं। रक्त वाहिकाओं या औद्योगिक पाइपों जैसे बहते तरल पदार्थों में, बैक्टीरिया कतरनी बलों का अनुभव करते हैं जो उनके व्यवहार और विषाणु को बदलने वाले आनुवंशिक परिवर्तनों को ट्रिगर कर सकते हैं।
सह-लेखक प्रोफेसर सप्तर्षि बसु ने कहा, “यह समझना कि बैक्टीरिया इन तरल वातावरणों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, वास्तविक दुनिया की समस्याओं को हल करने के लिए महत्वपूर्ण है… इसका रोग संचरण पर प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से कोविड-19 महामारी जैसी घटनाओं के दौरान, साथ ही एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी संक्रमणों से निपटने के लिए नई रणनीति विकसित करने में भी।”
शोधकर्ताओं ने कई क्षेत्रों पर प्रकाश डाला है, जहां और अधिक शोध की आवश्यकता है, जिसमें बैक्टीरिया द्वारा अनुभव किए जाने वाले अन्य तनावों से द्रव तनाव के प्रभावों को अलग करना, यह जांच करना कि विभिन्न सतहें और निक्षेपण विधियां फोमाइट्स पर बैक्टीरिया के जीवित रहने को कैसे प्रभावित करती हैं, बैक्टीरिया द्वारा द्रव तनाव को समझने और उस पर प्रतिक्रिया करने के पीछे के आनुवंशिक तंत्रों की खोज करना, तथा अधिक यथार्थवादी वातावरण में बैक्टीरिया के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए ऑर्गन-ऑन-चिप मॉडल जैसी उन्नत प्रौद्योगिकियों का उपयोग करना शामिल है।
अध्ययन इस बात पर जोर देता है कि बैक्टीरिया फिजियोलॉजी पर किए गए पिछले अध्ययनों में स्थैतिक संस्कृति स्थितियों का उपयोग किया गया है जो बैक्टीरिया द्वारा प्रकृति में सामना किए जाने वाले गतिशील तरल वातावरण को प्रतिबिंबित नहीं करते हैं। द्रव गतिविज्ञान सूक्ष्म जीव विज्ञान अनुसंधान में आगे बढ़ते हुए, वैज्ञानिकों को इस बारे में नई जानकारी मिल सकती है कि बैक्टीरिया कैसे जीवित रहते हैं, फैलते हैं और रोग पैदा करते हैं।
चूंकि एंटीबायोटिक प्रतिरोध वैश्विक स्वास्थ्य के लिए लगातार बढ़ता खतरा बना हुआ है, इसलिए बैक्टीरिया के व्यवहार के इन बुनियादी पहलुओं को समझने से संक्रमणों की रोकथाम और उपचार के लिए नए दृष्टिकोण सामने आ सकते हैं। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि उनके निष्कर्ष इन महत्वपूर्ण सवालों से निपटने के लिए माइक्रोबायोलॉजी, द्रव यांत्रिकी और बायोइंजीनियरिंग को मिलाकर अधिक अंतःविषय अनुसंधान को प्रेरित करेंगे।
एक अन्य सह-लेखक, दीपशिखा चक्रवर्ती ने कहा, “यह क्षेत्र जटिल और आकर्षक दोनों है। इन गतिशील प्रवाह स्थितियों पर विचार करके, हम आश्चर्यजनक नए निष्कर्षों को उजागर कर सकते हैं जो अंततः मानव स्वास्थ्य को बेहतर बना सकते हैं।”
