आय यटी मुंबई येथील संशोधकांनी रक्तातील किंवा आजूबाजूच्या पाणी किंवा मातीतील तांब्याचे प्रमाण मोजण्यासाठी हातात धरून वापरण्याजोगे यंत्र तयार केले आहे
मानवी शरीरातील मज्जासंस्था आणि रोगप्रतिकारशक्तीचे काम निर्वेधपणे चालावे म्हणून तांबे हे सूक्ष्मपोषकद्रव्य आवश्यक असते. झाडांची वाढ आणि पुनरुत्पादन यांचे नियमन करण्यातही ते महत्त्वाची भूमिका बजावते. तांब्याच्या कमतरतेमुळे मज्जासंस्थेशी किंवा रक्ताशी संबंधित विकार होऊ शकतात तर तांब्याचे शरीरातील प्रमाण वाढल्यास ते विषारी ठरून अल्झायमर्स किंवा शोथज (इन्फ्लामेट्री) विकार होऊ शकतात. भारतीय तंत्रज्ञान संस्था, मुंबई (आयआयटी मुंबई) येथील जीवशास्त्र आणि जैवअभियांत्रिकी विभागातील प्राध्यापक सौम्यो मुखर्जी आणि त्यांचे सहकारी यांनी आपल्या रक्तातील किंवा मातीतील किंवा पाण्याच्या स्रोतातील तांब्याचे प्रमाण मोजण्यासाठी नुकतीच एका नवीन उपकरणाची रचना केली आहे. प्रकाश संवेदक (ऑप्टिकल सेन्सर) वापरून केलेले हे उपकरण अचूक आणि परवडणाऱ्या किमतीत मिळणारे आहे.
जमिनीतील तांब्याचे प्रमाण योग्य असेल तर पीक चांगले येते. तांब्याचे प्रमाण पुरेसे नसेल तर वनस्पतींच्या प्रकाशसंश्लेषण, श्वासोच्छवास, पुनरुत्पादन आणि रोगप्रतिकारशक्ती या सर्व गोष्टींवर परिणाम होऊन पीक कमी होते. पाण्यातील तांब्याचे प्रमाण जास्त असेल तर ते माशांना धोकादायक ठरू शकते. पाणीपुरवठा करणाऱ्या तांब्याच्या जलवाहिन्या आतून क्षरण पावल्या तर नळाला येणाऱ्या पाण्यातील तांब्याचे प्रमाण वाढू शकते. हे पाणी माणसांनी प्यायले तर वर उल्लेख केलेले अपाय होऊ शकतात. भवतालच्या जमिनीतील आणि पाण्यातील तसेच नळाला येणाऱ्या पिण्याच्या पाण्यातील तांब्याचे प्रमाण योग्य ठेवणे महत्त्वाचे असते. म्हणून तांब्याचे प्रमाण अचूक मोजणारी एखादी विश्वसनीय आणि वापरण्यास सोपी यंत्रणा असणे आवश्यक आहे.
सध्या तांब्याचे प्रमाण मोजायचे झाले तर प्रयोगशाळेत चाचण्या कराव्या लागतात. या चाचण्या वेळखाऊ तर असतातच शिवाय त्यासाठी उच्च प्रतीची यंत्रणा लागते. या चाचण्या खर्चिक असून त्यासाठी कुशल मनुष्यबळ लागते. सध्या उपलब्ध असलेल्या काही संवेदकांना चाचणीचा नमुना तयार करण्यासाठी बराच वेळ लागतो, त्यांची संवेदनक्षमता कमी असते आणि नमुन्यात काही अशुद्ध घटक असतील तर तांब्याचे प्रमाण ओळखणे अवघड होते. आयआयटी मुंबई येथील शास्त्रज्ञांनी तयार केलेले नवीन उपकरण वरील अडचणींवर मात करते. तसेच हे उपकरण रक्ताचे सीरम किंवा मृदा किंवा पाणीसाठा, अश्या वेगवेगळ्या पद्धतीचे नमुने तपासण्यासाठी वापरता येते. फार कमी मोजमाप पद्धती इतक्या लवचिक असतात.
या अभ्यासानुसार तयार केलेला संवेदक तांब्याचे प्रमाण मोजण्यासाठी ‘इम्युनोग्लोबिन’ नावाच्या प्रथिनाचा उपयोग करून घेतो. हे प्रथिन मानवी शरीराच्या रोगप्रतिकारक व्यवस्थेचा एक भाग असते. आपल्या संशोधनातील नावीन्य विशद करताना प्राध्यापक मुखर्जी म्हणतात, “आमच्या माहितीनुसार, तांब्याच्या आयनांचा शोध घेण्यासाठी मानवी शरीरातील इम्युनोग्लोबिनचा पहिल्यांदाच वापर झाला आहे.”
संशोधकांनी ऑप्टिकल फायबरच्या आतील भागावर पॉलीअॅनिलीन या वीजवाहक पॉलिमरचा थर दिला. पॉलीअॅनिलीन चा थर देताना त्यात इम्युनोग्लोबिन मिसळले. त्याआधी इम्युनोग्लोबिनवर अशी प्रक्रिया करण्यात आली ज्यामुळे त्याच्या रचनेत बदल घडून येऊन त्याची तांब्याशी अधिक उत्तम प्रकारे अभिक्रिया घडून येते. चाचणीसाठी घेतलेल्या नमुन्यात तांबे असेल तर पॉलीअॅनिलीनच्या थराच्या प्रकाश शोषून घ्यायच्या क्षमतेत बदल घडून येतो. हा बदल तांब्याच्या प्रमाणावर अवलंबून असतो. पॉलीअॅनिलीनच्या थराने किती प्रकाश शोषून घेतला आहे ते मोजल्यावर तांब्याचे प्रमाण मोजता येते.
हे उपकरण नेमके तांब्याचेच प्रमाण मोजते कसे? यावर प्राध्यापक मुखर्जी म्हणतात- “ (इतर) जड धातू इम्युनोग्लोबिनकडे आकर्षित होत असले तरीही हे आकर्षण तांब्याइतके तीव्र नसते. शिवाय तांब्याप्रमाणे इतर कोणत्याही खनिजांची पॉलीअॅनिलीनच्या पृष्ठभागावर इम्युनोग्लोबिनबरोबर अभिक्रिया घडून येत नाही. म्हणून हा विशिष्ट संवेदक तांब्याचे प्रमाण अधिक चांगल्या रीतीने ओळखू शकतो.”
या उपकरणात एक साधा, कमी किंमतीचा एलईडी दिवा, ऑप्टिकल फायबरची दोन टोके एकत्र जोडण्यासाठीची यंत्रणा आणि किती प्रकाश शोषला गेला हे मोजण्यासाठीची यंत्रणादेखील आहे. “सर्वसाधारणपणे, प्रयोगशाळेत काम करताना संशोधक शोषला गेलेला प्रकाश मोजण्यासाठी महागडे स्पेक्ट्रोफोटोमीटर वापरतात. वरील उपकरणात आम्ही स्पेक्ट्रोफोटोमीटर ऐवजी एक साधी इलेक्ट्रॉनिक यंत्रणा (सर्किट) वापरली आहे. ही सगळी मांडणी वाहून नेण्यास सोयीच्या एका लहानशा डबीत बसवली आहे. त्यामुळे या उपकरणाची किंमत कमी झालेली असून ते वाहून नेणे सोयीचे आहे.” प्राध्यापक मुखर्जी सांगतात.
हे उपकरण १ लिटर पाण्यातील एक मिलिग्रॅमचा अब्जावा भाग ते १ लिटर पाण्यातील १ मिलिग्रॅम इतक्या तांब्याचे मोजमाप करू शकेलं इतकी याची व्याप्ती आहे. सीरममधील तांब्याच्या प्रमाणाची संदर्भ व्याप्ती दिली आहे ती या उपकरणाच्या व्याप्तीमध्ये बसणारी आहे. मृदेच्या बाबतीत बोलायचे तर झाडांच्या वाढीसाठी जे कमीत कमी तांब्याचे प्रमाण मृदेत असणे आवश्यक असते (दशलक्षाव्या भागाला ०.५ ने गुणले असता येणारी संख्या) त्यापेक्षाही कमी प्रमाण (दशलक्षाव्या भागाला ०.२ ने गुणले असता येणारी संख्या) या उपकरणाच्या साहाय्याने मोजता येते.
संशोधकांच्या म्हणण्यानुसार हे उपकरण वापरण्यास इतके सोपे आहे की शेतकरी आणि कोळीदेखील ते सहज वापरू शकतील. इतकेच काय, आपणसुद्धा आपल्या पिण्याच्या पाण्यातील तांब्याचे प्रमाण मोजण्यासाठी त्याचा वापर करू शकतो आणि ते प्रमाण जागतिक आरोग्य संघटनेने नेमून दिलेल्या मर्यादेत आहे का नाही ते तपासून बघू शकतो.
संशोधकांनी रक्त, मृदा आणि पाणी या तीनही गोष्टींचे नमुने घेऊन त्यावर या उपकरणाची यशस्वी चाचणी केली आहे. प्राध्यापक मुखर्जी म्हणतात, “सध्या आम्ही इम्युनोग्लोबिन-जी च्या साठवणीच्या कालमर्यादा (शेल्फ लाईफ) वाढवण्यावर काम करत आहोत. त्यामुळे लोकांना संवेदकाचे कार्ट्रिज विकत घेऊन ते दीर्घकाळ जपून ठेवता येईल. तसेच हे उपकरण फिल्डवर वापरण्याच्या दृष्टीने अधिक भक्कम व्हावे म्हणून त्याच्या रचनेवरही काम करत आहोत. हे उपकरण प्रत्यक्ष वापरात आणण्याचा आमचा प्रयत्न चालू आहे. “