जन्मजात विसंगतियों या चोटों वाले लोगों में चेहरे के आकार और कार्यों को बहाल करना पुनर्निर्माण सर्जरी और प्रोस्थेटिक्स का एक प्रमुख पहलू है। लंबे समय से, दोषपूर्ण चेहरे और मुंह की संरचनाओं के क्षेत्र में मानव त्वचा की उपस्थिति और यांत्रिक गुणों की नकल करने के लिए सिंथेटिक पॉलिमर का उपयोग किया जाता रहा है। इनमें, सिलिकॉन इलास्टोमर्स, विशेष रूप से पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन (PDMS), उनकी बनावट, रासायनिक निष्क्रियता और उच्च जैव अनुकूलता के कारण स्वर्ण मानक माने जाते हैं।
हालांकि, PDMS का उपयोग एक गंभीर भौगोलिक समस्या का सामना करता है। अधिकांश उच्च गुणवत्ता वाले प्रोस्थेटिक सिलिकॉन यूरोप या उत्तरी अमेरिका में उत्पादित होते हैं और मध्यम जलवायु के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। इन सामग्रियों का उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों, जैसे भारत, में उपयोग करना, जहां तापमान 50°C तक पहुंच सकता है और पराबैंगनी (UV) विकिरण तीव्र होता है, उनके तेजी से टूटने का कारण बनता है। रोगियों को अक्सर उनके सख्त होने, रंग बदलने और फटने की प्रवृत्ति के कारण हर छह महीने में प्रोस्थेसिस बदलने के लिए मजबूर होना पड़ता है, जिससे बार-बार और महंगी अदला-बदली होती है।
दिल्ली के भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (IIT) और नई दिल्ली के अखिल भारतीय आयुर्विज्ञान संस्थान (AIIMS) की वैज्ञानिकों की टीम ने एक नया सिलिकॉन प्रस्तुत किया है, जिसे कमरे के तापमान पर इलाज किया जाता है (RTV), जिसे विशेष रूप से भारत की जलवायु परिस्थितियों के लिए अनुकूलित किया गया है। इस सामग्री को बनाने के लिए सिलिकॉन अणुओं को जोड़ने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग किया गया था। नया यौगिक पॉलीमिथाइलहाइड्रोसिलोक्सेन के क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों और विनाइल-टर्मिनेशन वाले PDMS के बीच प्लैटिनम-उत्प्रेरित योग प्रतिक्रिया का उपयोग करता है।
इस अध्ययन को व्यवस्थित प्रयोग डिजाइन (Design of Experiments) का उपयोग करके किया गया था, विशेष रूप से टैगुची L25 ऑर्थोगोनल ऐरे का उपयोग यह मूल्यांकन करने के लिए कि विभिन्न क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों, सिलिकेट फिलर्स और यूवी अवशोषकों के अनुपात का सामग्री की दीर्घायु और प्रदर्शन विशेषताओं पर क्या प्रभाव पड़ता है। टीम का लक्ष्य रासायनिक बंधों को सूक्ष्म रूप से ट्यून करके और सुदृढीकरण फिलर के रूप में AEROSIL R972 को शामिल करके कोमलता और मजबूती की आवश्यकताओं के बीच संतुलन खोजना था।
इस कार्य में मुख्य वैज्ञानिक सफलताओं में प्रकाश के संपर्क में फोटोडिग्रेडेशन के खिलाफ बहुलक मैट्रिक्स का स्थिरीकरण शामिल है। शोधकर्ताओं ने Chimassorb 81 को एकीकृत किया, जो एक ठोस यूवी अवशोषक है जो कठोर सौर स्पेक्ट्रम के खिलाफ आणविक ढाल के रूप में कार्य करता है। संरचनात्मक दोषों को रोकने के लिए एक दिशात्मक वैक्यूम मिश्रण प्रक्रिया का उपयोग किया गया था। यह चरण आवश्यक है क्योंकि सिलिकॉन में फंसे हवा के बुलबुले तनाव सांद्रक के रूप में कार्य कर सकते हैं, जिससे समय से पहले यांत्रिक विफलता हो सकती है और नमी जमा होने के लिए स्थान बन सकता है।
गहन परीक्षण के बाद, वैज्ञानिकों ने पांच इष्टतम संरचनाएं निर्धारित कीं जो मानव त्वचा के यांत्रिक गुणों से मेल खाती थीं: उन्होंने 2.8 से 5.5 MPa की तन्य शक्ति और 11.7 से 14.6 N/mm का टूटने का बिंदु प्रदर्शित किया। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ये सामग्रियां शियर ए कठोरता 40 से नीचे बनाए रखती थीं, जो रोगी के आराम और यथार्थवादी स्पर्श की भावना सुनिश्चित करने के लिए सीमा है।
नए सामग्री नमूनों को नई दिल्ली में छह महीनों के लिए प्राकृतिक वायुमंडलीय संपर्क के अधीन किया गया, जिसमें चरम ग्रीष्मकालीन गर्मी और मानसून के मौसम की परिवर्तनशील आर्द्रता दोनों शामिल थे। एक नियंत्रण नमूना, जिसमें विशेष एडिटिव्स के बिना मानक सिलिकॉन था, ने कठोरता और तन्य शक्ति में 30% की तेज वृद्धि दिखाई, जिसके साथ उल्लेखनीय पीलापन आया। वास्तविक परिस्थितियों में ऐसे परिवर्तन कान या नाक के प्रोस्थेसिस को सौंदर्य और आराम के दृष्टिकोण से अनुपयुक्त बना देते। इसके विपरीत, हाल ही में विकसित संरचनाओं ने कहीं अधिक स्थिर प्रोफ़ाइल प्रदर्शित किया, जबकि यांत्रिक परिवर्तन केवल 10-15% तक सीमित थे।
जैव अनुकूलता अभी भी किसी भी चिकित्सा श्रेणी की सामग्री के लिए अंतिम बाधा है। शोधकर्ताओं ने सामग्री की सुरक्षा और गैर-विषाक्तता सुनिश्चित करने के लिए फाइब्रोब्लास्ट या त्वचा कोशिकाओं पर इन विट्रो परीक्षण किए। यह ध्यान देने योग्य है कि अनुकूलित सिलिकॉन संरचनाओं ने न केवल कोशिकाओं के अस्तित्व को बढ़ावा दिया, बल्कि उच्च कोशिका व्यवहार्यता भी दिखाई: एक संरचना (C7) ने सात दिनों में नियंत्रण की तुलना में लगभग 200% व्यवहार्यता हासिल की। यह सामग्रियों की गैर-विषाक्तता का प्रमाण है और यह भी दर्शाता है कि वे एक ऐसी सतह प्रदान करते हैं जो कोशिकाओं की चयापचय गतिविधि के लिए अनुकूल है, जो उन प्रोस्थेसिस के लिए महत्वपूर्ण है जिन्हें दिन में बारह घंटे तक संवेदनशील या क्षतिग्रस्त चेहरे के ऊतकों के संपर्क में रहना चाहिए।
लेखक स्वीकार करते हैं कि सामग्री की नैदानिक अभ्यास में पूर्ण सेवा जीवन गारंटी के लिए दीर्घकालिक अवलोकन की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, हालांकि अध्ययन ने आंतरिक व्यक्तिगत आकार का उपयोग करके बेज रंग का कान प्रोस्थेसिस बनाने का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया, समय के साथ विभिन्न सौंदर्य पिगमेंट यूवी स्टेबलाइजर्स के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, इस पर आगे के शोध की आवश्यकता है।
यह अध्ययन उच्च दक्षता वाली चिकित्सा सामग्रियों के स्थानीय उत्पादन को बढ़ावा देता है। भारत की कठोर जलवायु परिस्थितियों का सामना करने में सक्षम सिलिकॉन बनाकर, शोधकर्ताओं ने अधिक टिकाऊ, किफायती और सुविधाजनक प्रोस्थेसिस का मार्ग प्रशस्त किया है। लाखों लोगों के लिए, इसका मतलब डॉक्टर के पास जाने की संख्या में कमी, वित्तीय लागत में कमी और पुनर्वास के माध्यम से जीवन की गुणवत्ता में सुधार है जो काफी लंबे समय तक कार्यात्मक और यथार्थवादी रहता है। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि इंजीनियरिंग और सामग्री विज्ञान को वैश्विक चिकित्सा के सार्वभौमिक दृष्टिकोण से हटकर क्षेत्रीय स्वास्थ्य समस्याओं को हल करने के लिए कैसे अनुकूलित किया जा सकता है।