अन्नपदार्थांमधील प्रतिजैविकांची तपासणी झाली सोपी

^{छायाचित्र: सविता शेखर, रिसर्च मॅटर्स}

रोगकारक जीवाणूंचा संहार करण्यासाठी प्रतिजैविके(Antibiotics) अत्यंत प्रभावी असतात, परंतु जीवाणूमध्ये त्यांच्या विरूद्ध प्रतिकारकशक्ती विकसित झाल्यास मात्र या औषधांचा उपयोग होऊ शकत नाही. आजघडीला माणसाला किंवा प्राण्यांना होणाऱ्या अनेक जीवाणूजन्य संसर्गावर उपचार करण्यासाठी प्रतिजैविकांचा सर्रास वापर केला जातो. एवढे नाही तर घरगुती स्वच्छतेसाठी वापरण्यात येणाऱ्या वस्तू उदा. साबण किंवा फ्लोर क्लीनरमध्ये देखील जंतुनाशक म्हणून त्यांचा अंतर्भाव असतो. अनेक प्रतिजैविके अशा माध्यमातून निसर्गात प्रवेश करतात. निसर्गातील अनेक रोगकारक जीवाणू जेव्हा या प्रतिजैविकांच्या संपर्कात येतात तेव्हा जगण्यासाठी ते या औषधांच्या विरोधात प्रतिकारक शक्ती विकसित करतात व मग प्रतिजैविके त्यांच्यावर लागू पडेनाशी होतात. अशा जीवाणूंमुळे आपले अन्न व पाणी दूषित होते. याचा अर्थ असा की ज्या औषधाचा वापर आपण एखाद्या विशिष्ट रोगाच्या उपचारासाठी पूर्वी करू शकत होतो ते यापुढे प्रभावी ठरेलच असे नाही.

आपल्या नेहमीच्या आहारातील दूध, मांसाहारी पदार्थ आणि पाण्यातील प्रतिजैविकांचे प्रमाण कमीतकमी आहे ही खात्री करण्यासाठी त्यांची तपासणी करणे आवश्यक आहे. भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई(आयआयटी बॉम्बे) आणि मणिपाल तंत्रज्ञान संस्था, मणिपाल मधील शास्त्रज्ञांच्या एका गटाने प्रा.सौम्यो मुखर्जी यांच्या नेतृत्वाखाली एक संवेदक(सेन्सर) विकसित केला आहे, जो वापरून कोणत्याही पदार्थाच्या नमुन्यामध्ये बीटा लॅक्टम प्रकारातील प्रतिजैविकांची उपस्थिती सहज तपासता येते. प्रस्तुत शोधनिबंध ॲनालिटिकल केमिस्ट्री या नियतकालिकामध्ये प्रकाशित केला गेला आहे.

एखाद्या पदार्थात प्रतिजैविके आहेत किंवा नाहीत हे जाणून घेण्यासाठी बऱ्याच शास्त्रीय पद्धती उपलब्ध आहेत, मात्र त्यापैकी कोणत्याही पद्धतीने आपल्याला पदार्थातील प्रतिजैविकांचे एकंदर प्रमाण समजत नाही. मास स्पेक्ट्रोस्कोपी किंवा क्रोमॅटोग्राफी यासारख्या काही पद्धती वापरून पदार्थातील प्रतिजैविकांचे प्रमाण मोजता येऊ शकते. परंतु या पद्धती खर्चिक तर आहेतच शिवाय यासाठी कुशल तंत्रज्ञांची आवश्यकता असते. याउलट प्राध्यापक मुखर्जी आणि त्यांच्या गटाने विकसित केलेला संवेदक वापरण्यास सोपा, सहज परवडणारा, मजबूत, टिकाऊ तसेच विश्वासार्ह आहे. या संवेदकाच्या मदतीने पाणी, दूध व मांसाहारी पदार्थांच्या विविध नमुन्यांमध्ये बीटा लॅक्टम प्रतिजैविकांची उपस्थिती तपासली जाऊ शकते तसेच हा संवेदक कोणालाही वापरता येण्यासारखा आहे व कोणात्याही विशिष्ट तज्ञांची आवश्यकता नाही.

पेनिसिलिन आणि सेफॅलोस्पोरिन सारखी प्रतिजैविके बीटा लॅक्टम गटात मोडली जातात. त्यांची रेण्वीय रचना गोलाकार रिंगसारखी असून त्यात नायट्रोजनचा अंतर्भाव असतो. अशा विशिष्ट रचनेमुळे त्यांना बीटा लॅक्टम प्रतिजैविके म्हटले जाते. प्रतिजैविके विविध प्रकारच्या सूक्ष्मजीवांचा नाश करू शकतात. त्यामुळे त्यांचा उपयोग केवळ किरकोळ संसर्गावर उपचारांपुरता मर्यादित राहिला नसून अगदी घरगुती सफाईसाठी वापरण्यात येणाऱ्या फ्लोर क्लीनर, साबणातही ते वापरले जातात. शिवाय विविध खाद्यप्रकार उदा. दूध, व मांसाहारी पदार्थांना जास्त काळ टिकवण्यासाठी वापरण्यात येणारा एक औषधी घटक म्हणूनही ते प्रचलित आहेत. बीटा लॅक्टम रिंग जीवाणूपेशींच्या संरक्षक आवरणावर हल्ला करते ज्यायोगे जीवाणू नष्ट होतात. परंतु ज्या जिवाणूंमध्ये प्रतिजैविकांना प्रतिकार करण्याची शक्ती विकसित होते ते बीटा लॅक्टमेझ नावाचे विकर तयार करतात. हे विकर बीटा लॅक्टम रिंगची मोडतोड करतात ज्यामुळे प्रतिजैविक जिवाणूंवर निष्प्रभ ठरते.

सदर अभ्यासातील संवेदकामध्ये इंग्रजी ‘U’ अक्षराच्या आकारासारखा परंतु यु-पिनपेक्षाही लहान असा पॉलिॲनिलिन लेपित ऑप्टिकल फायबर असतो. प्रत्यक्ष चाचणीसाठी संवेदकावरील पॉलिॲनिलिनच्या लेपावर बीटा लॅक्टमेझ या विकराचा लेप देतात आणि नंतर संवेदक चाचणी नमुन्यात बुडवतात. जेव्हा ह्या नमुन्यातील बीटा लॅक्टम प्रतिजैविकांचे संवेदकामधील बीटा लॅक्टमेझ या विकराद्वारे खंडन होते तेव्हा हायड्रोजनचे घनभारीतकण आणि आम्लधर्मीय उपउत्पादनेही तयार होतात. या रासायनिक प्रक्रियेमुळे पॉलिॲनिलिनच्या पॉलीमेरिक कण्याचे स्वरूप बदलते. म्हणजेच सुरवातीच्या एमराल्डिन अल्कलीचे रुपांतर एमराल्डिन क्षारात होते त्यामुळे आम्लता वाढते आणि द्रावणाचा पीएच बदलतो. पीएचमधील बदलांना संवेदनशील असलेल्या संवेदकावरील पॉलिअॅनिलीनचा लेप विशिष्ट तरंगलांबीचा प्रकाशही शोषु शकतो. एमराल्डिन अल्कलीचे रुपांतर एमराल्डिन क्षारात झाल्यानंतर ४३५ नॅनोमीटर या तरंगलांबीला प्रकाशाच्या शोषणात वाढ दिसून येते. शोषलेल्या प्रकाशाचे प्रमाण चाचणी नमुन्यात असलेल्या प्रतिजैविकांच्या समप्रमाणात असते. सोप्या शब्दात सांगायचे तर प्रतिजैविकांचे प्रमाण जितके जास्त तितके संवेदकावरील पॉलिॲनिलिनद्वारे प्रकाशाचे शोषण अधिक होते.

संशोधकांनी त्यांच्या संवेदकाचा प्रयोग प्रतिजैविकांचे प्रमाण ज्ञात असलेल्या दूध, मांस आणि सांडपाण्याच्या नमुन्यांवर केला व त्यातील प्रतिजैविकांचे प्रमाण मोजले. जेव्हा चाचणी नमुना किंचित आम्लधर्मीय (पीएच ५.५) होता तेव्हा संवेदकाने अचूक परिणाम दाखवले. म्हणूनच त्यांनी इतर नमुन्यांसाठी आम्लतेचा हाच स्तर वापरला. संवेदकाच्या मदतीने मोजता येऊ शकेल असे प्रतिजैविकांचे किमान प्रमाण सांडपाण्यात दुधापेक्षा दुप्पट आढळले.

शास्त्रज्ञांना असेही आढळले की संवेदक दुधाच्या तुलनेत मांसामधील प्रतिजैविकांच्या बाबतीत कमी संवेदनशील आहे. परंतु मांसामधील प्रतिजैविकांचा स्तर तपासू शकतील असे संवेदक मुळात फारसे उपलब्ध नसल्याने हा संवेदक अत्यंत फायदेशीर ठरू शकतो. बहुतेक अन्न सुरक्षा प्रशासकांनी कुक्कुटपालनातून प्राप्त उत्पादनात बीटा लॅक्टम प्रतिजैविकांच्या वापरावर बंदी घातली आहे. अशा उत्पादनांतील प्रतिजैविकांचे मोजमाप करण्यासाठी हा संवेदक विशेष उपयुक्त आहे.

हा संवेदक बनवताना मात्र अनेक आव्हानांना सामोरे जावे लागले. संवेदकाचे मात्रांकन (कॅलिब्रेशन) करणे आणि विविध नमुन्यांमधे कमीत कमी प्रतिजैविक स्तर चाचणीतून ओळखता यावा याकरिता संवेदक अधिक संवेदनशील बनवणे हे सर्वात मोठे आव्हान होते, असे डॉ. पूजा म्हणाल्या.

नवीन संवेदक बीटा लॅक्टम प्रतिजैविकांबरोबर इतर काही प्रतिजैविके ओळखू शकतो का याची देखील शास्त्रज्ञांनी पाहणी केली. त्यांना आढळले की जेव्हा संवेदकाचा वापर इतर प्रकारची प्रतिजैविके असलेल्या द्रावणात केला गेला, तेव्हा संवेदक त्यांची उपस्थिती ओळखण्यास असमर्थ ठरला .

बीटा लॅक्टमेझ या विकराचा लेप न दिलेला संवेदक बऱ्याच काळासाठी जसाच्या तसा संग्रहित केला जाऊ शकतो. पण विकराचा लेप दिल्यानंतर मात्र, संवेदक ४ डिग्री सेल्सिअस तापमानात ठेवावा लागतो. जर मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन केले गेले, तर या संवेदकाची किंमत ३०-३५ रु. पेक्षा सुद्धा कमी होईल. सध्या या कामासाठी वापरण्यात येणाऱ्या इतर तांत्रिक पद्धतींसाठी लागणाऱ्या किमान ३००० रु. खर्चापेक्षा या संवेदकाचा वापर निश्चितच किफायतशीर आहे. शिवाय प्रत्येक संवेदक दोनदा वापरता येतो, ज्यामुळे चाचणीच्या खर्चात अधिक कपात होते. संशोधकांनी या संवेदकाच्या पेटंटसाठी अर्ज केला आहे आणि ते सध्या या अर्जमंजुरीच्या प्रतीक्षेत आहेत.