तुम्ही कधी औषध घ्यायला विसरला आहात का? असे झाले तर सहसा आपण सोडून देतो आणि इथून पुढे नियमित औषध घ्यायचा निश्चय करतो. बऱ्याच वेळेस औषधाचा एखादा डोस विसरला तर त्याचे फारसे गंभीर परिणाम होत नाहीत. पण मधुमेह, कर्करोग, हृदयरोग आणि डोळ्यांचे विकार यासारख्या रोगांमध्ये औषध घेण्याचे वेळापत्रक नियमित पाळले नाही तर गंभीर परिणाम होऊ शकतात.
इंजेक्शन घेण्यासाठी आवश्यक असलेल्या कौशल्याचा अभाव, स्मृतिभ्रंशासारखे विकार किंवा निव्वळ अनिच्छा या कारणांमुळे औषधाचे वेळापत्रक पाळणे शक्य नसलेल्या लोकांसाठी तंत्रज्ञान हे मोठे वरदान आहे. अंगावर घालण्यायोग्य उपकरणे (वेअरेबल्स) आणि शरीरात आरोपण केलेली उपकरणे (इम्प्लांट्स) आपल्या शरीराच्या गरजेनुसार, आधी ठरवून दिलेल्या वेळेला ठराविक औषधाचा डोस आपोआप देऊ शकतात. अनावश्यकरित्या वारंवार डोस दिला जाण्याची समस्या देखील औषध घेण्याच्या नेहमीच्या पद्धतींमध्ये दिसून येते. पण या साधनांच्या वापराने ही समस्या कमी होते. ही उपकरणे नियंत्रित पद्धतीने, आवश्यक तेवढ्याच प्रमाणात शरीरात औषध पुरवठा करत दीर्घकाळ काम करतात. तसेच एरवी किमोथेरपीसारख्या उपचारात शरीरावर दिसून येणारे दुष्परिणाम टाळायलाही त्यामुळे मदत होते. या प्रकारची उपकरणे जगात बरीच वर्षे वापरली जात आहेत. कोणत्याही कारणापायी योग्य वेळी औषध घेता न येण्याच्या अडचणीवर ती उत्तम उपाय ठरत आहेत. यात वेअरेबल्स प्रकारची उपकरणे ही शरीरावर लावण्याची उपकरणे असतात. उदा. मधुमेहासाठी वापरले जाणारे इन्शुलिन पंप्स किंवा गर्भनिरोधक म्हणून वापरले जाणारे औषधी गुण असलेले दागिने. इम्प्लांट्स, अर्थात आरोपण उपकरणे ही शरीराच्या आतमध्ये बसवली जातात. उदाहरणार्थ अँजिओप्लास्टी करताना धमनीमध्ये टाकण्यात येणारी लहानशी परिहृद नळी (करोनरी स्टेण्ट).
इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी मुंबई येथील जैवविज्ञान आणि जैवअभियांत्रिकी विभागातील अभिनंदा कार, महिमा देवानी, लिशा अवस्थी आणि रुनाली पाटील यांनी कै. प्रा. रिन्ती बॅनर्जी आणि डॉ. नदीम अहमद यांच्या मार्गदर्शनाखाली आजमितीस जगभरात संशोधन चालू असलेल्या वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्सविषयी एक व्यापक शोधनिबंध तयार केला आहे. यामध्ये संशोधकांनी गेल्या दहा वर्षात वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्समध्ये घडून आलेल्या प्रगतीचा आढावा घेतला असून या तंत्रज्ञानाचा वैद्यकीयदृष्ट्या प्रत्यक्ष वापर करण्यामध्ये कोणती आव्हाने आहेत यांचेही विश्लेषण केले आहे.
या शोधनिबंधाचे सह-लेखक डॉ. अहमद म्हणतात, “गेल्या १५-२० वर्षांपासून अशा अनेक उपकरणांची संकल्पना प्रायोगिक तत्वावर अस्तित्वात आहे. तरीही रुग्णांना प्रत्यक्ष वापरासाठी अजून ती उपलब्ध नाहीत. या तंत्रज्ञानाचा पुढे वापर करणे का शक्य होत नसावे हे जाणून घेण्यासाठी आव्हानांचा अभ्यास करणे महत्वाचे आहे.”
वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्सचे साहित्य आणि अपेक्षित रचना
वेअरेबल्स दीर्घकाळ, कोणताही त्रास न होता वापरता येतील असे असावेत. त्यांच्यामुळे शरीरावर कोणतीही ॲलर्जी किंवा विपरीत परिणाम होऊ नये हे महत्वाचे आहे. औषधाच्या मात्रेवर त्यांचे सहज नियंत्रण असावे आणि कोणत्याही तज्ज्ञ व्यक्तीची गरज न भासता ते सहज बदलता यावेत. इम्प्लांट्स असे असावेत की शरीराने त्यांना स्वीकारले पाहिजे आणि आपल्या प्रतिकारशक्तीने त्यांना विपरीत प्रतिसाद देऊ नये. कमीतकमी शस्त्रक्रिया करून ते शरीरात बसवता यावेत. डोळ्यांमध्ये वापरण्यात येणारी उपकरणे पारदर्शक असावीत. शरीराच्या दैनंदिन हालचालींमध्ये वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्स टिकून राहिले पाहिजेत, त्यांना पुरेशा प्रमाणात औषध साठवून ठेवता यायला हवे आणि शरीराला औषध पुरवताना त्यांनी ते नियंत्रित पद्धतीने पुरवायला हवे.
वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्स तयार करण्यासाठी सर्वसामान्यपणे चिटोसॅन, अल्जीनिक आम्ल, हॅलुरोनिक आम्ल, लिपिड्स, प्रथिने यासारखे नैसर्गिक, विषमय नसलेले आणि जैवविघटनशील पदार्थ तसेच पॉलीलॅक्टिक आम्ल (पीएलए), पॉलीलॅक्टिक-को-ग्लायकॉलिक आम्ल (पीएलजीए), पॉलीकॅप्रोलॅक्टोन (पीसीएल), पॉलीअनहायड्राईड्स, पॉलीव्हिनाईल अल्कोहोल सारखे कृत्रिम जैवविघटनशील पदार्थ वापरले जातात.
वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्सचा आकार हा त्यांचा उपयोग शरीरात कुठे केला जाणार आहे यावरून ठरतो. मुखसंरक्षक, कापडातून औषध वितरित करू शकणारे पोशाख आणि औषधी दागिने यासारख्या वेअरेबल्सचा घाट आणि आकार ते वापरणाऱ्या विशिष्ट व्यक्तीला आरामदायक ठरेल असा असतो. मायक्रोनिडल पॅचेस, जखम बरी करणारी बँडेजेस आणि इन्शुलिन पॅचेस त्वचेवर लावले जातात. त्यामुळे त्यांना विशिष्ट आकार असणे तितके महत्वाचे नसते. इम्प्लांट्सचा आकार आणि रचना मात्र वापरकर्त्या व्यक्तीच्या शरीराला जुळेल अशी असणे अत्यंत महत्वाचे असते, विशेषतः व्हॅस्क्युलर स्टेण्टसारख्या (रक्तवाहिन्यांमध्ये टाकायची नळी) उपकरणांमध्ये. शरीरात बसवायला सोपी जावीत आणि रक्तवाहिन्यांमधील उतींबरोबर सहजगत्या एकरूप व्हावीत यासाठी या उपकरणांची रचना नेमकी असणे आवश्यक असते.
औषधोपचाराचे विविधांगी पर्याय
जेव्हा तोंडावाटे, त्वचेखाली किंवा शिरेत इंजेक्शनवाटे औषध दिले जाते तेव्हा ते औषध अनाहूतपणे शरीराच्या अशा काही अवयवांमधूनदेखील जाते ज्यांच्यापर्यंत ते पोहोचण्याची गरज वास्तविक नसते. अशा प्रकारच्या पारंपारिक औषध वितरणात काही समस्या असतात. रुग्णाला पुन्हा-पुन्हा डोस देण्याची गरज पडू शकते. औषधामुळे शरीरातील लक्ष्य भागाव्यतिरिक्त इतर भागांमध्ये विषमय परिणाम होऊ शकतात. इम्प्लांट्समुळे शरीरातील लक्ष्य भागामध्ये किंवा अवयवामध्ये औषधाचे थेट वितरण होऊन अशा दुष्परिणामांची शक्यता कमी होते. स्तनांचा कर्करोग, डोके आणि मानेचा कर्करोग किंवा तोंडाचा कर्करोग यांसारख्या रोगांमध्ये जिथे बाहेरून रोगाच्या गाठीपर्यंत पोहोचणे शक्य असते तिथे हायड्रोजेल-आधारित औषधाची लघुकोठारे (ड्रग डेपो) आणि औषध वितरित करणारे पातळ आवरण (फिल्म्स) यांच्या वापराने केवळ रोगाची गाठ असलेल्या भागात दीर्घकाळ औषध पुरवणे शक्य होते. एरवी पारंपारिक किमोथेरपीमध्ये दिसून येणारे दुष्परिणाम या पद्धतीमुळे कमी करता येतात.
कर्करोगांवरील उपचारांसाठी जेव्हा-जेव्हा शरीरात औषधे पुरवणारी वेअरेबल किंवा इम्प्लांटेबल साधने उपलब्ध असतात तेव्हा इम्प्लांट्स अधिक उपयुक्त ठरतात कारण त्यांच्यामध्ये शरीराच्या केवळ लक्ष्य भागातच उच्च मात्रेने औषध पुरवण्याची क्षमता असते.
कित्येक लोक सध्या मधुमेह नियंत्रणात ठेवण्यासाठी इन्शुलिन घेताना इन्शुलिन पंप्स, इंजेक्शन पेन्स किंवा मायक्रोनिडल पॅचेस यांचा वापर करतात. अत्याधुनिक स्वयंचलित विद्युतऔष्णिक पॅच त्वचेवाटे इन्शुलिन पुरवण्यासाठी वापरता येतो. मायक्रोनिडल पॅचेसपेक्षा तो अधिक उत्तम प्रकारे शरीरात इन्शुलिन पोहोचवण्याचे काम करतो. इंजेक्टेबल हायड्रोजेल्स, सच्छिद्र आवरणे (पोरस स्कॅफोल्ड्स), बाह्य नियंत्रण करता येतील असे इन्शुलिन पंप्स आणि मायक्रोफायबर्स वापरून तयार केलेली पटले यांच्यासारखे इम्प्लांट्स हे इन्शुलिनचे आणि मधुमेहावरील इतर औषधांचे नियंत्रित स्वरूपात वितरण करतात. हे पर्याय भरवशाचे आणि व्यावहारिक दृष्टया उपयुक्त आहेत. चुकीच्या अथवा अनियमित पद्धतीने औषधे घेतले जाण्याच्या समस्येवर त्यांच्यामुळे तोडगा निघू शकतो.
डोळ्यांमध्ये वापरले जाणारे इम्प्लांट्स डोळ्यातल्या एखाद्याच विशिष्ट भागामध्ये औषध देतात. जैवविघटनशील आणि विषरहित पदार्थांपासून तयार केलेल्या इम्प्लांट्सशी आपले डोळे व्यवस्थित जुळवून घेऊ शकतात. इतर शारीरिक परिस्थितीमुळे जरी हे पदार्थ विघटित झाले तरी त्यातून मागे राहणारे पदार्थ हे बिनविषारी असून अश्रूंवाटे बाहेर टाकले जातात.
शरीराची हालचाल, घाम, अश्रू, लाळ आणि योनीमार्गातील स्त्राव यांसारख्या अंतर्गत घटकांना किंवा उजेड, चुंबकीय बल किंवा अल्ट्रासाउंड यांसारख्या बाह्य चेतनांना अनुसरून अत्याधुनिक वेअरेबल आणि इम्प्लांटेबल उपकरणे औषध वितरणाचा वेग कमी-जास्त करू शकतात. अशा उपकरणांना ‘स्मार्ट’ वेअरेबल उपकरणे असे म्हणतात. तसेच, काही ‘स्मार्ट’ वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्स बिनतारी संवादामार्फत नियंत्रित करता येतात. अशा दुरून नियंत्रित करता येण्याजोग्या स्मार्ट उपकरणांचा फिरती वैद्यकीय सेवा, दूरउपचार (टेलिमेडिसिन) आणि वैयक्तिक स्वरूपाचे उपचार यामध्ये मोठ्या प्रमाणात वापर होऊ शकतो. मधुमेही दृक्पटलविकारावर (डायबेटिक रेटिनोपथी) उपचार करण्यासाठी वापरता येईल अशी स्मार्ट आणि बहुउपयोगी कॉन्टॅक्ट लेन्स हे या प्रकारातले एक रोचक संशोधन आहे. ही लेन्स रुग्णाच्या अश्रूंमधल्या शर्करेच्या प्रमाणावर एकीकडे नजर ठेवते. स्वतः रुग्णाला किंवा वैद्यकीय सेवा पुरवणाऱ्या व्यक्तीला बिनतारी रिमोट उपकरणाच्या सहाय्याने औषध कधी आणि किती द्यायचे यावर नियंत्रण ठेवता येते आणि डोळ्याच्या पारपटल, श्वेतपटल आणि दृष्टीपटल या अवयवांमध्ये औषध शोषले जाते. मधुमेह झालेल्या एका सशाच्या डोळ्यावर या कॉन्टॅक्ट लेन्सची चाचणी घेण्यात आली होती. सध्याच्या प्रमाणित व परिणामकारक उपलब्ध पद्धती, ज्यांना शस्त्रक्रियेची आवश्यकता असते, त्यांच्या एवढीच उच्च संवेदनक्षमता या उपकरणामध्येही दिसून आली.
त्वचेच्या बाह्य भागात असणारे त्वचेच्या कर्करोगाचे काही विशिष्ट प्रकार, स्तनांचा आणि तोंडाचा कर्करोग यासारख्या आजारांवर उपचार करण्यासाठी वेअरेबल तंत्रज्ञानाचा वापर करता येतो. कर्करोगविरोधी बँडेजेस, स्वतः औषधे वितरित करू शकणारे कपडे(सेल्फ केअर टेक्सटाईल्स), अंगावर घालता येण्याजोगे पॅचेस आणि मायक्रोनिडल पॅचेस असणारी उपकरणे यांचा वापर कर्करोगावर उपचार करण्यासाठी करता येतो.
संततिनियमन क्षेत्रात वेदनारहित पद्धतीने, परवडणाऱ्या दरात आणि दीर्घकाळ औषधांचे वितरण करण्यासाठी वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्सच्या वापरावर पुष्कळ संशोधन चालू आहे. गर्भनिरोधासाठी वापरली जाणारी वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्स गर्भरोधक संप्रेरके एका स्थिर गतीने व खात्रीशीररित्या शरीरात पोचवतात. तसेच तोंडावाटे घेतल्या जाणाऱ्या गर्भनिरोधकांमुळे होणारे मळमळ, उलट्या किंवा अनियमित रक्तस्त्राव यांसारखे दुष्परिणाम या उपकरणांच्या वापरात दिसून येत नाहीत. औषधी दागिने, औषधे वितरित करू शकणारे कपडे, योनीमार्गात वापरण्याची कडी (इंट्राव्हजायनल रिंग्ज किंवा आयव्हीआर) ही या प्रकारातल्या उपकरणांची ठळक उदाहरणे आहेत. गर्भनिरोधासाठी शरीरात रोपण करून बसवलेली उपकरणेदेखील बरीच वर्षे टिकून आपले कार्य करू शकतात. अत्यंत लोकप्रिय असलेला कॉपर टी हे त्याचे उत्तम उदाहरण आहे.
रक्तवाहिन्यांमध्ये टाकायच्या नळ्या (कोरोनरी स्टेण्ट्स) हा इम्प्लांट्सचा एक महत्त्वाचा उपयोग आहे. त्यामुळे अँजिओप्लास्टीच्या उपचारांमध्ये क्रांती घडून आलेली असून कित्येकांचे प्राण वाचले आहेत.
वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्स तयार करण्यातील आव्हाने
वेअरेबल्स एकावेळेस अगदी थोडे औषध वाहून नेऊ शकतात. त्यामुळे ज्या आजारांच्या उपचारात जास्त मात्रेत औषधाची आवश्यकता असते,जसे की कर्करोग, त्यासाठी वेअरेबल्स विशेष उपयुक्त नसतात. सहसा ते शरीराच्या पृष्ठभागावर लावले जातात परंतु घाम, योनीमार्गातील स्त्राव, अश्रू आणि लाळ यासारख्या शरीरातील स्रावांमुळे ते पृष्ठभागावरून निसटून येऊ शकतात. वेअरेबल उपकरणे नियमितपणे वापरता येण्यापूर्वी ती शरीरावर लावलेल्या अवस्थेत कशी टिकवून ठेवायची यावर अधिक संशोधन आवश्यक आहे. शरीराच्या गरजेनुसार औषधाची मात्रा देणारे भरवशाचे उपकरण तयार करण्याचे काम आव्हानात्मक आहे. या सर्व गरजांसाठी काही तोडगे निघाले आहेत, पण वैद्यकीयदृष्ट्या वापर करण्याच्या दृष्टीने अजून त्यांची पुरेशी चाचणी झालेली नाही.
इम्प्लांट्सच्या वापरामध्येही काही वेगळी आव्हाने आहेत. कोणतेही आरोपण केलेले उपकरण लहान किंवा मोठ्या शस्त्रक्रियेशिवाय रुग्णाच्या शरीरातून काढता किंवा बदलता येत नाही. इम्प्लांट्समध्ये एकावेळेस जास्त औषध साठवता आले तर त्यांचा दीर्घकाळ वापर करणे शक्य होते. यासाठी ते उपकरण तयार करताना सुयोग्य जैवविघटनशील साहित्य वापरणे आवश्यक असते. योग्य ते जैवविघटनशील पदार्थ शोधणे हे अजूनही मोठे आव्हान आहे. “औषध वितरणात अलीकडे झालेल्या प्रगतीचा आढावा घेऊन ठळक मुद्दे सादर करणे हा आमच्या अभ्यासाचा उद्देश होता. आम्हाला त्यातील आव्हानांचादेखील आढावा घ्यायचा होता. त्यामुळे या विषयातील भावी संशोधन आणि विकासाचा मार्ग खुला होण्यास मदत होईल.” असे डॉ. अहमद सांगतात.
रुग्णांना सहज व सुलभपणे वापरता येऊ शकणारे आणि आकर्षक कार्यपद्धती असलेले वेअरेबल्स आणि इम्प्लांट्स हे औषध वितरण तंत्रज्ञानातील महत्त्वाचे घटक होऊ शकतात. हे तंत्रज्ञान मोठ्या प्रमाणावर स्वीकारले जायला हवे असेल तर यापुढील संशोधनात या उपकरणांच्या अचूकतेच्या चाचण्या घेणे, त्यांचा दीर्घकाळासाठीचा टिकाऊपणा तपासणे, त्यांच्या दीर्घकालीन दुष्परिणामांचा अभ्यास करणे या गोष्टी केल्या पाहिजेत. याशिवाय अशा वैद्यकीय साधनांचा वापर वाढवण्यासाठी विविध मनोसामाजिक घटकांच्या अभ्यासावरदेखील भर देण्याची गरज आहे असे संशोधक सांगतात.