বিজ্ঞান

#📰দেশের আপডেট📰 #🤳pre wedding ফটোশুট📷 #📢শেয়ারচ্যাট স্পেশাল #বিজ্ঞান #India

#সুপ্রভাত #বিজ্ঞান

MRI মেশিন তৈরি ও ব্যবহার Magnetic Resonance Imaging-কে সংক্ষেপে MRI বলে। এই মেশিন তৈরির প্রক্রিয়া বেশ জটিল। নিচে ধাপে ধাপে সংক্ষিপ্ত আলোচনা করা হলো — দেহের অভ্যন্তরে প্রোটনদের সজ্জিত করতে অত্যন্ত শক্তিশালী সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট, ছবির রেজোলিউশন ও অবস্থান নির্ধারণে গ্রেডিয়েন্ট কয়েল, রেডিও তরঙ্গ পাঠানো ও গ্রহণ করার জন্য RF কয়েল, চুম্বকে ~ ৪.২ কেঃ বা –২৬৯° সেঃ তাপমাত্রা বজায় রাখতে ক্রায়োজেনিক কুলিং সিস্টেম এবং ইমেজ রিকনস্ট্রাক্ট, কন্ট্রোল ও ডিসপ্লের জন্য কম্পিউটার সিস্টেম ইত্যাদি একটা MRI মেশিন তৈরিতে প্রয়োজন হয়। এ সবের সাথে AI যোগ করে স্বয়ংক্রিয় করতে পাইথনের matplotlib, numpy, pypulseq ইত্যাদি দিয়ে প্রোগ্রামিং করা যেতে পারে। MRI-এর সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট তৈরিতে সাধারণত Niobium-Titanium (NbTi) ব্যবহার করা হয়। এ জন্য প্রথমে ভ্যাকুয়াম ইন্ডাকশন মেল্টিং (VIM) বা আর্ক মেল্টিং পদ্ধতিতে Nb (~ ৫৩℅) এবং Ti (~ ৪৭℅) মিশিয়ে ১৭০০–২০০০° সেঃ তাপমাত্রায় অর্গনপূর্ণ ফার্নেসে গলিয়ে অ্যালয় তৈরি করা হয়। ফার্নেসে অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, হাইড্রোজেন বা জলীয় বাষ্প ইত্যাদি না থাকায় অক্সিডেশন না হওয়ায় NbTi-এর গুণগত মান অক্ষুন্ন থাকে। তামা বা অ্যালুমিনিয়ামের মতো কন্ডাক্টরের পক্ষে সম্ভব নয় কিন্তু NbTi সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় অত্যন্ত বেশি পরিমাণ বৈদ্যুতিক কারেন্ট পরিবহন করতে পারে এবং নিম্ন তাপমাত্রায় শূন্য রেজিস্ট্যান্স দেখায়। Nb হলো মাঝারি ধরনের একটা ductile ধাতু কিন্তু Au (50–70%), Cu (30–50%) বা Al (10–40%) এর মতো অতোটা নয় আর Ti (10–30%) এর ductility অতি সামান্য। Nb (40–60% ) সব সময় ductile গুণ সম্পন্ন, room temp থেকে high temp পর্যন্ত সামান্য ductility বৃদ্ধি পায়। কিন্তু Ti ধাতু room temp এ কম ductile, কিন্তু ≈882°C এ α→β phase transition এর পরে ductility দ্রুত বৃদ্ধি পায়। ফলে MRI এর NbTi ফিলামেন্ট তৈরিতে ঠান্ডা অবস্থায় Nb দিয়ে ductility পাওয়া সহজ এবং Ti দিয়ে structure ও strength বৃদ্ধি করা যায়। NbTi (30–50%) অ্যালয়ের ductility মাঝামাঝির চেয়ে সামান্য কম, গড়ে 40℅ ধরা চলে। তাই NbTi দিয়ে সুপারকন্ডাক্টিভ ফিলামেন্ট তৈরি করে কপার মেট্রিক্সে ভরে বা এক সঙ্গে এক্সট্রুড করে তারে রূপান্তর করা হয়। ফলে NbTi থাকে তারের ভেতরে এবং তামার প্রলেপ থাকে তারের বাইরে। তামার প্রলেপ থাকায় ফিলামেন্টের ductility বজায় থাকে এবং কোন কন্ডাকশন লস হলে তা শোষণ করতে পারে। এই তারের ব্যাস সাধারণত ০.১ হতে ১ মিমি পর্যন্ত হয়ে থাকে। এই ফিলামেন্ট ~ 10^5 A/cm² পর্যন্ত সুপারকন্ডাক্টিভ কারেন্ট পরিবহন করতে পারে। এরপর তামার কভার বেষ্টিত NbTi তারকে ইনসুলেটিভ কোটিং দিয়ে আবৃত করা হয়। কোটিং হিসেবে পলিমাইড (ক্যাপটন), গ্লাস ফাইবার ব্রেইড, অ্যানোডাইজড অক্সাইড (Nb₂O₅) ইত্যাদি ব্যবহার হয়। কোটিং স্প্রে করে বা ডিপ-কোটিং প্রক্রিয়ায় দেওয়া হয়। এরপর হিট-কিওরিং করে শুকানো হয়। কোটিং থাকায় কয়েলের ফাঁকে শর্ট সার্কিট এড়ায়, কুইঞ্চ (quench) সুরক্ষা নিশ্চিত করে এবং সুপারকন্ডাক্টিং ফিলামেন্টকে স্ট্যাবিলিটি ও নির্ভরযোগ্যতা দেয়। সাধারণত 1.5–3T MRI মেশিনের ক্ষেত্রে NbTi ব্যবহার হয়। কিন্তু 7T বা আরও শক্তিশালী যেমন 12-15T ম্যাগনেটিক ফিল্ড তৈরিতে Nb₃Sn এবং ভবিষ্যতে Nb₃Al ব্যবহারের সম্ভাবনা হয়েছে। NbTi সাধারণত 10T এর উপরে Jc (Critical Current Density) দ্রুত কমে যায় Nb₃Sn যেখানে 12–15T পর্যন্ত কার্যকর থাকে। Nb₃Sn (Niobium-Tin) সুপারকন্ডাক্টিং ফিলামেন্ট তৈরিতে মূলতঃ Nb এবং Sn এর মধ্যে একটি intermetallic compound গঠন করতে হয়। Nb₃Sn ভঙ্গুর তাই সাধারণত composite approach ব্যবহার হয়। এখানে ধাপে ধাপে প্রক্রিয়াটি ব্যাখ্যা করছি — বিশুদ্ধ Nb rods বা tubes এবং Sn (Tin) বা Cu-Sn alloy rods নেওয়া হয়। এগুলো Cu matrix (তামার আবরন) দিয়ে এক সাথে assemble করে একটি composite billet বানানো হয়। কিছু ক্ষেত্রে কপার বা ব্রোঞ্জ ব্যবহার করা হয় Nb এবং Sn এর মধ্যে diffusion barrier হিসেবে। Nb ফিলামেন্টের চারপাশে Sn থাকে একে Internal Tin process এবং Cu–Sn alloy ব্যবহার করে Nb ফিলামেন্ট diffusion এর মাধ্যমে Nb₃Sn তৈরিকে Bronze process বলা হয়। কিছু ক্ষেত্রে powder-in-tube (PIT), Modified Jelly-Roll (MJR), Advanced Rod-Restack Variants ইত্যাদি process ব্যবহার করা হয়। MRI সহ accelerator এর ম্যগনেট তৈরিতেও সাধারণত Multi-Stage Rod-Restack পদ্ধতি অনুসরণ করা হয়। এই ধাপে Nb ফিলামেন্ট ও Sn বা Sn–Cu মিশ্র ধাতুকে বান্ডিল করে কপার ম্যাট্রিক্সের মধ্যে রাখা হয়। Nb {~70.1%) এবং Sn (~29.9%) একত্রে প্রায় 650–750°C তাপমাত্রায় হিট করে Nb₃Sn ফেজ গঠন করা হয়। এই পর্যায়ে Nb এবং Sn ধাতুর মধ্যে diffusion ঘটে এবং brittle Nb₃Sn phase তৈরি হয়। internal tin process প্রক্রিয়ায় 700–750°C পর্যন্ত তাপমাত্রা বাড়ানো হয়। দীর্ঘ সময় ধরে এই তাপমাত্রায় রাখা হয় যাতে Nb₃Sn-এর crystalline structure সম্পূর্ণ হয় এবং উচ্চ Jc পাওয়া যায়। উভয় ক্ষেত্রে ফিলামেন্টের ব্যাস অনুসারে কয়েক ঘণ্টা বা দিন ধরে তাপমাত্রার প্রয়োজন পড়ে। Nb₃Sn এর ইনসুলেশনে সাধারণত Alumina (Al₂O₃), S-glass fiber with ceramic binder বা mica tape ইত্যাদি ব্যবহার হয়। কারণ Nb₃Sn heat treatment-এর সময় polymer পুড়ে যাবে তাই শুধু মাত্র heat-resistant (ceramic বা inorganic) ইনসুলেশন লাগে। সুপারকন্ডাক্টিং তারগুলোকে স্পেশাল মেশিন দিয়ে হেলিক্যাল বা সলেনয়েড ফর্মে ঘুরিয়ে ম্যাগনেট কয়েল তৈরি করা হয়। এই উইন্ডিং উচ্চ নির্ভুলতায় করতে হয় যাতে ফিল্ড ইউনিফর্মিটি বজায় থাকে। হঠাৎ করে যদি ম্যাগনেটের সুপারকন্ডাক্টিং গুণ হারিয়ে যায় তবে প্রচুর পরিমাণে শক্তি তৎক্ষণাৎ তাপে পরিবর্তিত হয় একে কুইঞ্চ বলে। এতে তরল হিলিয়ামও গ্যাসে পরিণত হয়ে বিশাল চাপ তৈরি করে। এ জন্য কোয়েঞ্চ পাইপ, প্রেসার ভাল্ব এবং ইমার্জেন্সি ভেন্ট থাকে। পাশাপাশি সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট ইনস্টল করার সময় শক্তিশালী ক্যালিব্রেশন করতে হয় যাতে ইমেজিং সঠিক হয়। যদি মূল চুম্বক ক্ষেত্র B₀ একটু বেশি বা কম হয় তবে রেজোন্যান্স ফ্রিকোয়েন্সি বদলে দুর্বল সিগন্যাল দেওয়ার ফলে ইমেজ বিকৃত হতে পারে। তাই MRI সিস্টেম চেষ্টা করে B₀ ক্ষেত্রকে ±1ppm (parts per million)-এর মধ্যে ইউনিফর্ম রাখতে। যেমন 1.5T বা 3.0T এর field strength হলো ± 1ppm। ম্যাগনেটের ম্যাগনেটিক ফিল্ড বিচ্যুতি (leak) ঠেকাতে লোহার কাঠামো দিয়ে ঘেরা হয় যাকে প্যাসিভ শিল্ডিং বলে। অতিরিক্ত কয়েল ব্যবহার করে বাইরের ফিল্ড নুলিফাই করা হয় যাকে এক্টিভ শিল্ডিং বলে। এই কয়েল হিলিয়াম-কুলড ক্রায়োস্ট্যাটে রাখা হয় যাতে সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা বজায় থাকে। সাধারণত হিলিয়াম, ভ্যাকুয়াম, ইনসুলেশন ও ঢাকনার বহুস্তর বিশিষ্ট ট্যাঙ্ক সিস্টেম দিয়ে ক্রায়োস্ট্যাট তৈরি করা হয়। চুম্বক ঠাণ্ডা রাখার জন্য কম্প্রেসার স্থাপন করা হয়। আধুনিক MRI-তে তরল হিলিয়ামের অপচয় এড়াতে জিরো বয়ল-অফ ক্রায়োকুলার ব্যবহৃত হয়। ম্যাগলেভ ট্রেনের সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট তৈরিতেও NbTi বা Nb₃Sn ফিলামেন্ট ব্যবহার হয়, কিন্তু হিলিয়ামের পরিবর্তে খরচ বাঁচাতে নাইট্রোজেন ব্যবহার করা হয়। এখানে একটি এক্সটারনাল হিলিয়াম গ্যাস কম্প্রেসার থাকে যা MRI মেশিনের বাইরের অংশে ইনস্টল করা হয়। এটি হিলিয়াম গ্যাস সংকোচন করে চুম্বক সংলগ্ন কুল হিট পর্যন্ত পাঠায় এবং সেই কুল হিট তরল হিলিয়ামের পাশে বসানো থাকে। অর্থাৎ কম্প্রেসার রিজার্ভারের ভেতরে না বসিয়ে বাইরে থাকে। এটি হিলিয়াম সার্কিটে গ্যাস চলাচলের মাধ্যমে ঠাণ্ডা বজায় রাখে। MRI মেশিনে একটি স্থির ও শক্তিশালী চুম্বক ক্ষেত্র থাকে যা একটি ইউনিফর্ম ম্যাগনেটিক ফিল্ড (B₀) তৈরি করে। কিন্তু এই ক্ষেত্রটি একদম সমান হলে বোঝা যাবে না কোন সিগনাল শরীরের কোন অংশ থেকে এসেছে। তাই গ্রেডিয়েন্ট কয়েল ব্যবহার করে B₀ ফিল্ডে নির্দিষ্ট অক্ষ বরাবর ছোট ছোট পরিবর্তন (gradients) আনা হয়। কিন্তু শুধু B₀ থাকলে শরীরের সব অংশ একই ফ্রিকোয়েন্সিতে সিগনাল পাঠানোয় ইমেজ তৈরি করা যেতো না। এই কয়েলগুলো কোন RF ফ্রিকোয়েন্সি উৎপন্ন করে না বরং প্রধান চৌম্বক ক্ষেত্রকে অবস্থান অনুযায়ী সামান্য পরিবর্তন করে। গ্রেডিয়েন্ট কয়েল সাধারণত তামার তার কুন্ডলি পাকিয়ে (winding) তৈরি করে। MRI মেশিনে সাধারণত তিনটি গ্রেডিয়েন্ট কয়েল থাকে। X-Coil বাম ↔ ডানের ফ্রিকোয়েন্সি এনকোডিং করে Readout করে। Y-Coil সামনে ↔ পেছনের ফেজ এনকোডিং করে ফেজ এনকোড করে। Z-Coil উপর ↔ নিচের স্লাইচ সিলেকশন করে এনকোড করে। এই তিনটি একত্রে শরীরের ত্রিমাত্রিক স্থানাঙ্ক (3D coordinates) নির্ধারণ করে। প্রথমে স্লাইস নির্ধারণের জন্য Z-অক্ষ বরাবর গ্রেডিয়েন্ট চালু করা হয়। এর ফলে বিভিন্ন Z-অবস্থানে ভিন্ন ভিন্ন রেজোন্যান্স ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি হয়। এরপর নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সির RF পালস প্রয়োগ করায় শুধু সেই অংশই উত্তেজিত হয়। এ ভাবে স্লাইস নির্ধারণ করে। দ্বিতীয় ধাপে ফেজ এনকোডিংয়ের জন্য Y-অক্ষ বরাবর সাময়িক ভাবে গ্রেডিয়েন্ট প্রয়োগ করা হয়। এটি সিগনালের ফেজ পরিবর্তন করে প্রত্যেক লাইনের মাঝে পার্থক্য তৈরি করে। সিগনাল রেকর্ড হওয়ার সময় ফ্রিকোয়েন্সি এনকোডিংয়ের জন্য X-অক্ষ বরাবর গ্রেডিয়েন্ট চালু থাকে। এই গ্রেডিয়েন্ট অনুযায়ী প্রতিটি অবস্থান ভিন্ন ভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে সিগনাল দেয়, এ ভাবে লাইন স্ক্যান করা হয়। X, Y, Z অক্ষের জন্য আলাদা আলাদা গ্রেডিয়েন্ট কয়েল তৈরি করে তা প্রধান সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেটের ভেতরে কিন্তু বোরের দেয়ালের ঠিক পাশে shim কয়েলের ভেতরে এবং RF কয়েলের বাইরে ইনস্টল করা হয়। ছবির রেজোলিউশন ও শরীরের নির্দিষ্ট অংশের অবস্থান নির্ধারণে গ্রেডিয়েন্ট কয়েল গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। গ্রেডিয়েন্ট যতো বেশি লাইনার হয় ততো বেশি ইমেজ ক্লিয়ার হয়। শরীরের ভেতরে হাইড্রোজেনের প্রোটনকে উত্তেজিত করতে RF পালস পাঠায় যাতে তারা শক্তি শোষণ করে উচ্চ শক্তিস্তরে পৌঁছায়। উত্তেজনা শেষ হলে প্রোটনরা তাদের মূল অবস্থায় ফিরে আসার সময় যে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল নির্গত করে তা গ্রহণ করে। বিভিন্ন অঙ্গের জন্য আলাদা আলাদা RF কয়েল বানানো হয় (যেমন হেড, অ্যাবডোমেন, স্পাইন) যা রোগির শরীরে RF তরঙ্গ পাঠায় ও প্রোটনদের থেকে রেসপন্স সংগ্রহ করে। কাজের ধরনের উপর নির্ভর করে MRI মেশিনে সাধারণত কয়েক ধরনের RF কয়েল ব্যবহৃত হয়। যেমন শুধু RF পালস পাঠাতে ট্রান্সমিট-অনলি, সিগন্যাল গ্রহণ করতে রিসিভ-অনলি, একই কয়েল দিয়ে প্রেরণ ও গ্রহণ উভয়ই করতে ট্রান্সসিভ (Transmit & Receive), হাত-পা-ঘাড় ইত্যাদি ছোট ছোট অংশের জন্য উচ্চ সংবেদনশীলতা তৈরি করতে সারফেস কয়েল, একাধিক ছোট কয়েল এক সাথে ব্যবহার করে SNR বাড়ানো ও দ্রুত ইমেজিংয়ের জন্য অ্যারে কয়েল ইত্যাদি। ডেটা প্রসেসিংয়ের জন্য ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর (DSP), ইমেজ প্রসেসিং অ্যালগরিদম এবং 3D রিকনস্ট্রাকশন সফটওয়্যার সংযুক্ত করা হয়। বাহ্যিক তরঙ্গ প্রতিরোধে RF শিল্ডিং এবং ফ্যারাডে কেজ ব্যবহার হয়। MRI মেশিন চালাতে প্রচুর শক্তি (50 kW+) লাগে। MRI মেশিনের সফটওয়্যার ও কন্ট্রোল সিস্টেম হলো এমন একটি সমন্বিত সফটওয়্যার প্ল্যাটফর্ম যা পুরো মেশিনের কাজ নিয়ন্ত্রণ করে — যেমন স্ক্যান শুরু, চিত্র প্রক্রিয়াকরণ, ব্যবহারকারির ইন্টারফেস, রোগি পজিশনিং ও নিরাপত্তা সিস্টেম ইত্যাদি। PyPulseq হলো Siemens MRI সিকোয়েন্স ডিজাইন করার জন্য পাইথন লাইব্রেরির একটি ওপেন সোর্স। এটি MATLAB-এর Pulseq-এর বিকল্প হিসেবে ব্যবহার হয়। T1-weighted সিকোয়েন্সের জন্য — import pypulseq as pp import numpy as np # স্ক্যানার সেটিং system = pp.Opts(max_grad = 33, grad_unit = 'mT/m', max_slew = 130) # স্ক্যান টাইমিং TR = 5.0 # ms TE = 2.5 # ms # RF Pulse তৈরি rf, gz, _ = pp.make_sinc_pulse(flip_angle = 90*np.pi/180, duration = 2e-3, slice_thickness = 5e-3, apodization = 0.5, time_bw_product = 4, system = system) # ADC & রিডআউট গ্রাডিয়েন্ট gx = pp.make_trapezoid(channel = 'x', flat_area = 4, flat_time = 2e-3, system = system) adc = pp.make_adc(num_samples = 256, duration = 2e-3, delay = gx.rise_time, system = system) # সিকোয়েন্স তৈরি seq = pp.Sequence() seq.add_block(rf, gz) seq.add_block(gx, adc) seq.add_block(pp.make_delay(TR - TE)) # সেভ করুন seq.write("t1_spin_echo.seq") মানব দেহে পানি বা জলের পরিমাণ ৭০% এর বেশি এবং এর প্রতিটি অণুতে থাকে ২টি হাইড্রোজেন পরমাণু। প্রতিটি হাইড্রোজেনের নিউক্লিয়াসে ১টি করে প্রোটন থাকে যা মূলতঃ চার্জযুক্ত (চুম্বকীয়) কণা এবং নিজস্ব স্পিন (Spin Angular Momentum) আছে। অর্থাৎ প্রতিটি প্রোটন হলো ছোট্ট একেকটা চুম্বক। 1.5 Tesla MRI মেশিনে যদি 63.9 MHz-এর (Larmor Frequency ≈ 63.9 MHz) RF পালস পাঠানো হয় তখন হাইড্রোজেনের প্রোটন উত্তেজিত হয়। MRI-তে যখন একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সির RF পালস প্রোটনে প্রয়োগ করা হয় তখন তা উত্তেজিত হয়। এর ফলে প্রোটন ঘুরে গিয়ে শক্তি শোষণ করে এবং পরে সেই শক্তি আবার ফিরিয়ে দিয়ে ইমেজ তৈরিতে সাহায্য করে। কিন্তু অন্য কোন পরমাণুর প্রোটন হাইড্রোজেনের মতো এতো স্বচ্ছ হয় না। k-space ডেটা হলো complex matrix যার উপর 2D ইনভার্স FFT প্রয়োগ করে এবং ifft2() দিয়ে সিমুলেশন করে ইমেজ তৈরি করা হয়। ব্লোক সমীকরণ ব্যবহার করে পালস সিমুলেশনের সরলীকৃত উদাহরণ — import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # Constants gamma = 2 * np.pi * 42.58e6 # gyromagnetic ratio for hydrogen [rad/T/s] B1_max = 1e-5 # Tesla (10 uT) flip_angle_deg = 30 # Desired flip angle in degrees flip_angle_rad = np.deg2rad(flip_angle_deg) # Time setup T = 2e-3 # Pulse duration in seconds (2 ms) N = 1000 # Number of time steps t = np.linspace(0, T, N) # Time array dt = t[1] - t[0] # Time step # RF Pulse shape (simple sinc pulse) sinc_pulse = np.sinc(10 * (t - T/2) / T) rf_pulse = B1_max * sinc_pulse / np.sum(sinc_pulse) * flip_angle_rad / (gamma * dt) # প্রাথমিক চুম্বককরণ M = np.zeros((N, 3)) M[0] MRI মেশিনের RF পালস, গ্রেডিয়েন্ট কয়েল, টাইমিং (TE/TR) ও সিকোয়েন্স ফ্লো নিয়ন্ত্রণের জন্য সফটওয়্যার ডিজাইন — RF পালস, গ্রেডিয়েন্ট পালস এবং ডিলে নির্ধারণের জন্য পালস সিকোয়েন্স ম্যানেজার ব্যবহার হয়। FPGA, ADC বা DAC ইন্টারফেসের জন্য হার্ডওয়্যার ইন্টারফেস কন্ট্রোলার পালস থাকে। সঠিক সময়ে পালস ট্রিগার ও অধিগ্রহণের জন্য রিয়েল-টাইম সিডিউলার এবং সিকোয়েন্স নির্বাচন ও কাস্টমাইজ করার জন্য ইউজার ইন্টারফেস থাকে। Signal, Error, SAR log করার জন্য মনিটরিং ও লগিং থাকে। পালস সিকোয়েন্স ম্যানেজার (PSM) বা পালস সিকোয়েন্স কন্ট্রোলার (PSC) হলো MRI মেশিনের মস্তিষ্ক সদৃশ একটি সফটওয়্যার বা হার্ডওয়্যার সিস্টেম যা RF পালস, গ্রেডিয়েন্ট পালস এবং সময়ের বিলম্বগুলো নির্ভুল ভাবে নির্ধারণ ও নিয়ন্ত্রণ করায় অবশেষে সঠিক ভাবে ইমেজ তৈরি করা যায়। FPGA (Field Programmable Gate Array) একটি শক্তিশালী হার্ডওয়্যার প্ল্যাটফর্ম যা বাস্তব-সময়ের (real-time) উচ্চ গতির ডেটা প্রসেসিংয়ের জন্য ব্যবহার হয়। FPGA দিয়ে আপনি সরাসরি ADC (Analog-to-Digital Converter) বা DAC (Digital-to-Analog Converter) এর সাথে ইন্টারফেস করে রিয়েল-টাইম ডেটা প্রসেস করতে পারেন। MRI-এর সবচেয়ে বড় সুবিধা হলো এটি X-ray বা CT স্ক্যানের মতো আয়নাইজিং রেডিয়েশন ব্যবহার করে না। বরং শক্তিশালী ম্যাগনেটিক ফিল্ড ও রেডিও ওয়েভ দিয়ে অভ্যন্তরের বিস্তারিত ছবি তৈরি করে। MRI বেশি চিকিৎসা ক্ষেত্রে ব্যবহারিত। তবে গবেষণা, শিল্প ও বিশেষ কিছু ক্ষেত্রেও এই মেশিনের ব্যবহার হয়। fMRI-এর সাহায্যে মস্তিষ্কের স্ট্রোক, টিউমার, মাল্টিপল স্ক্লেরোসিস, ইনফেকশন, স্নায়ুর গঠন ও কার্যকলাপ নির্ধারণ করা হয়। হাড় ও জয়েন্টের ক্ষেত্রে যেমন হাঁটু, কাঁধ, কোমরের লিগামেন্ট বা কার্টিজের ইনজুরি শনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। হাড়ের ভেতরের টিউমার বা সংক্রমণ এবং মেরুদণ্ডের ডিস্ক প্রলাপ্স (Slip disc) ও নার্ভের চাপ নির্ণয়ে MRI করা হয়। মেরুদণ্ডের হাড়গুলোর মাঝে থাকে নরম কুশনের মতো ডিস্ক। কোন কারণে সেই ডিস্কের নরম অংশ বাইরে বেরিয়ে এলে বা সরে গেলে সেটাকেই স্লিপ ডিস্ক বলা হয়। এতে নার্ভে চাপ পড়ে ব্যথা ও অসাড়তা হয়। (ক্রমাগত) #বিজ্ঞান

চার্জ বা আধান গ্রন্থ ধুলো কণা বাতাসে এমন কিছু পদার্থের ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র কণা আছে যা কোন আগুন বা তাপ উৎসের চারপাশে ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে অনবরত ঘুরতে থাকে। ঘরের কোণে জ্বলতে থাকা বৈদ্যুতিক বাতির দিকে মোবাইলের ক্যামেরা কিছুটা জুম করে লক্ষ্য করি। দেখা যাবে, বাতিটির চার পাশে কিছু পদার্থ তাপ প্রাপ্তিতে চার্জ বা আধান গ্রস্থ হয়ে বৃত্তাকার ভাবে ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে ঘুরছে। কারণ আগুনের চারপাশে ভাসমান সব কিছু ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে ঘুরতে থাকে। বাতিটা নিভে গেলে ধুলো কণাগুলোর চার্জ কমতে থাকায় ঘূর্ণন গতি বিনষ্ট হয়ে যায়। ধুলো কণাগুলো সনাক্ত করা গেলে এমন কোন পদার্থ সামনে চলে আসবে যাতে তাপ পড়লে আধানগ্রস্থ হয়ে গতিশীল হতে পারবে। তবে এ সম্পর্কে আরও অনেক কিছু অনুসন্ধানের প্রয়োজন। ধন্যবাদ। #বিজ্ঞান

রঙের কণা // Color Particles // रंग कण বিন্দুর চেয়েও একটা রঙের কণা কয়েক গুণ বেশি ক্ষুদ্র হতে পারে। যে কোন আগুনের প্রভাবে অতি ক্ষুদ্র কার্বনের গ্যাসীয় রঙের কণা সেকেন্ডে প্রায় তিন লক্ষ কিমি পর্যন্ত ঢেউ আকারে লম্বা হতে পারে। বিভিন্ন গ্যাস হতে বিভিন্ন রঙের সৃষ্টি হয় এবং বিভিন্ন রঙের কণার ঢেউয়ের আকার বিভিন্ন পরিমাপের হয়ে থাকে। লেজারে পতিত রঙের কণার তরঙ্গ দৈর্ঘ্য সব সময় সব চেয়ে কম হয়ে থাকে। কোন বস্তু হতে কতটা রঙের কণা স্থায়ি বা অস্থায়ি ভাবে অপসারিত হবে তা সব সময় আগুনের তীব্রতা, স্থায়িত্ব ও ওই পদার্থের স্বচ্ছতার পরে নির্ভর করে। আগুন বায়বীয় কালো রঙের কণাকে কম বেশি গতিশীল করতে পারলেও কঠিন ও তরল পদার্থের কালো রঙকে খুব বেশি গতিশীল করতে পারে না। কোন পদার্থের রঙের কণা অপসারণ ছাড়া আলো বা আগুন ক্রিয়াশীল হতে পারে না; বিভিন্ন গ্যাসের দাহ্য রঙ বিভিন্ন হয়ে থাকে। যে কোন আগুনের মাধ্যমে গতিশীল বিভিন্ন রঙের কণার সমষ্টি হলো আলো। আগুন হতে সৃষ্ট বিভিন্ন রঙের কণা পুনরায় অন্য রঙের কণাকে গতিশীল করতে পারে। Color Particles A particle of color rather than a point Can be several times smaller. Any fire effect Very small carbon rich gaseous colored particles Up to about three lakh km per second Waveforms can be elongated. Different gases produce different colors And wave forms of different colored particles There are different measurements. The wave length of the color particles incident on the laser Is always the lowest. How many color particles are there from an object Will be permanently or temporarily removed It is always intensity of fire, durability It also depends on the transparency of the substance. Fire is gaseous black particles Even if you can do it more or less quickly Black color of solids and liquids Can't move too much. Without removing any substance color particles Light or fire can’t be active; Different gases have different flammability colors. Motion through any fire Light is a collection of different colored particles. Different colored particles from fire are again Can move particles of other colors. रंग कण एक बिंदु के बजाय रंग का एक कण कई गुना छोटा हो सकता है। कोई आग प्रभाव बहुत छोटे कार्बन युक्त गैसीय रंगीन कण लगभग तीन लाख किमी प्रति सेकंड तक तरंगों को लम्बा किया जा सकता है। विभिन्न गैसें अलग अलग रंग उत्पन्न करती हैं और विभिन्न रंग के कणों के तरंगरूप अलग अलग माप हैं। लेज़र पर आपतित रंग कणों की तरंगदैर्घ्य सदैव निम्नतम होता है। किसी वस्तु में कितने रंग के कण होते हैं स्थायी या अस्थायी रूप से हटा दिया जाएगा यह सदैव अग्नि की तीव्रता, स्थायित्व है यह पदार्थ की पारदर्शिता पर भी निर्भर करता है। अग्नि गैसीय काले कण हैं भले ही आप इसे कम या ज्यादा तेजी से कर सकें ठोस और तरल पदार्थ का रंग काला बहुत ज्यादा हिल नहीं सकते। किसी भी पदार्थ के रंग के कणों को हटाए बिना प्रकाश या अग्नि सक्रिय नहीं हो सकते; विभिन्न गैसों में अलग अलग ज्वलनशीलता रंग होते हैं। किसी भी आग के माध्यम से गति प्रकाश विभिन्न रंग के कणों का एक संग्रह है। आग से उत्पन्न अलग अलग रंग के कण फिर से होते हैं अन्य रंगों के कण गति कर सकते हैं। #বিজ্ঞান

টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং বায়োমেডিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, কোষ বিজ্ঞান, উপকরণ বিজ্ঞান এবং চিকিৎসা বিজ্ঞান মিলিত একটি শাখা হলো টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং যেখানে মানুষের ক্ষতিগ্রস্ত বা অকেজো অঙ্গ, টিস্যু বা ত্বককে কৃত্রিম ভাবে তৈরি বা পুনরুদ্ধার করা হয়। কৃত্রিম ভাবে ত্বক বা অঙ্গ তৈরির কাজ কয়েক ধাপে সম্পন্ন হয়। প্রথমে রোগির স্টেম সেল বা দাতা থেকে কোষ সংগ্রহ করে 3D প্রিন্টিং Scaffold বা ন্যানোফাইবার Scaffold করা হয়। Scaffold-এর উপর কোষ বসানো (Cell Seeding) হয় যার ফলে বায়োরিয়্যাক্টরে কোষ বিভাজন ও টিস্যুর গঠন শুরু হয়। এ ভাবে ত্বক বা অঙ্গ গঠন করে রোগির শরীরে প্রতিস্থাপন করা হয়। ভ্রূণের (Embryo) ব্লাস্টোসিস্ট স্তর থেকে প্রাথমিক পর্যায়ে পাওয়া যায় এমব্রায়োনিক স্টেম সেল (Embryonic Stem Cells, ESCs) যা স্নায়ু, পেশি, লিভার, হার্ট ইত্যাদির কোষে রূপান্তরিত হতে পারে। কৃত্রিম টিস্যু ও অঙ্গ তৈরি এবং জন্মগত রোগ বোঝা ও ওষুধ পরীক্ষায় কার্যকর। কিন্তু এর ব্যবহার নৈতিকতা বিরোধী কারণ ভ্রুণ থেকে কোষ সংগ্রহ করতে হয়। তা ছাড়া এ ধরনের স্টেম সেলের অনিয়ন্ত্রিত বৃদ্ধির ফলে টিউমার হওয়ার ঝুঁকি থাকে। সাধারণত ত্বক বা রক্তের প্রাপ্ত বয়স্ক কোষ জেনেটিক ভাবে রিপ্রোগ্রামিং করে Pluripotent করা হয়। এদের ইনডিউসড প্লুরিপোটেন্ট স্টেম সেল (Induced Pluripotent Stem Cells, iPSCs) বলে যা ESCs-এর মতোই কার্যকর। এ ক্ষেত্রে নিজের কোষ ব্যবহার করে কৃত্রিম টিস্যু তৈরি করা যায়। iPSC থেকে patient-specific organoid তৈরি করে স্টেম সেলের মাধ্যমে রোগ মডেলও বানানো যায়। ইমিউন রিজেকশন কম তবে জেনেটিক পরিবর্তন সব সময় স্থিতিশীল নাও হতে পারে। এ ধরনের কোষ বহু কর্মক্ষম এবং পুনর্জনন চিকিৎসায় ব্যবহৃত। স্টেম সেল, টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং, বায়োম্যাটেরিয়াল, ন্যানোটেকনোলজি এবং জিন থেরাপির মাধ্যমে পুনর্জনন চিকিৎসা করা হয়। প্রাপ্ত বয়স্ক মানুষের অস্থি মজ্জা, রক্ত, চর্বি, ত্বক, দাঁতের পাল্প ইত্যাদি থেকে এডাল্ট স্টেম সেল (Adult Stem Cells, ASCs) সংগ্রহ করা হয়। বিশেষ করে অস্থি মজ্জা প্রতিস্থাপন (Bone marrow transplant) এবং রক্ত ও ইমিউন সিস্টেমের চিকিৎসা ক্ষেত্রে ব্যবহৃত। যেমন অস্থি মজ্জার হেমাটোপোয়েটিক স্টেম সেল সব ধরনের রক্ত কণিকা তৈরি করতে পারে। এগুলোও Multipotent মানে সব ধরনের কোষ না হলেও নির্দিষ্ট কিছু ধরনের কোষে রূপান্তরিত হতে পারে কিন্তু ESC-র মতো বহুমুখি নয়। প্রোটিন জাতীয় সংকেত তৈরি করে কোষকে বৃদ্ধির জন্য উদ্দীপিত করতে গ্রোথ ফ্যাক্টর খুব গুরুত্বপূর্ণ। এরা কোষকে বেঁচে থাকা, বৃদ্ধি, বিভাজন, পার্থক্যকরণ এবং নতুন টিস্যু তৈরি করতে নির্দেশ দেয়। নিচে প্রধান কিছু গ্রোথ ফ্যাক্টরের ব্যবহার দেওয়া হলো — ত্বকের পুনর্গঠন, ক্ষত নিরাময়, এপিথেলিয়াল কোষের বৃদ্ধি ইত্যাদি ক্ষেত্রে Epidermal Growth Factor (EGF) কোষের বিভাজন ও স্থানান্তরণ (Migration) বাড়ায়। ত্বক, হাড়, কার্টিলেজ ও রক্তনালি তৈরিতে Fibroblast Growth Factor (FGF) ব্যবহার হয় যা ফাইব্রোব্লাস্ট, অস্টিওব্লাস্ট ও এন্ডোথেলিয়াল কোষ সক্রিয় করে। নতুন রক্তনালি তৈরি এবং টিস্যুতে রক্ত সরবরাহ নিশ্চিত করতে Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) ব্যবহার হয় যা অঙ্গ, ত্বক ইত্যাদি ইমপ্লান্টে অক্সিজেন ও পুষ্টির সরবরাহ বাড়ায়। স্কার টিস্যু গঠন, extracellular matrix (ECM) উৎপাদন, cartilage পুনর্গঠন ইত্যাদি ক্ষেত্রে Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) ব্যবহার হয় যা স্টেম সেলের পার্থক্যকরণ নিয়ন্ত্রণ করে। ক্ষত নিরাময়, কোলাজেন উৎপাদন, ফাইব্রোব্লাস্ট সক্রিয়করণ ইত্যাদি ক্ষেত্রে Platelet-Derived Growth Factor (PDGF) ব্যবহার হয় যা কানেকটিভ টিস্যু ও স্কিন রিজেনারেশনে সহায়তা করে। হাড় ও কার্টিলেজ তৈরিতে Bone Morphogenetic Protein (BMP) ব্যবহার হয় যা Mesenchymal stem cell-কে Bone বা Cartilage কোষে রূপান্তরিত করে। স্নায়ু পুনর্গঠনের জন্য Nerve Growth Factor (NGF) ব্যবহার হয় যা নিউরনকে বৃদ্ধি পেতে ও বেঁচে থাকতে সহায়তা করে। Insulin-like Growth Factor (IGF) হলো ইনসুলিনের মতো গঠন বিশিষ্ট গ্রোথ ফ্যাক্টর। এদের দুটি প্রধান ধরন হলো IGF-1 এবং IGF-2। এগুলো প্রধানত লিভার থেকে উৎপন্ন হয় তবে অন্যান্য টিস্যুতেও তৈরি হতে পারে। এরা কোষের বিভাজন ও বৃদ্ধি উদ্দীপিত করে। হাড় ও পেশি গঠনে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। শিশু ও কিশোরদের শরীরের বৃদ্ধি IGF-1 এর ওপর নির্ভরশীল। মেটাবলিজম নিয়ন্ত্রণে এরা অংশ নেয় (ইনসুলিনের মতো গ্লুকোজ uptake প্রভাবিত করে) এবং স্টেম সেলকে নির্দিষ্ট টিস্যুতে পার্থক্যকরণে সহায়তা করে। শিশুদের বৃদ্ধিতে হরমোন ঘাটতির ক্ষেত্রে IGF ব্যবহার করা হয়। ক্যান্সার গবেষণায়ও গুরুত্বপূর্ণ কারণ অনেক টিউমার IGF pathway ব্যবহার করে অনিয়ন্ত্রিত ভাবে বৃদ্ধি পায়। Hepatocyte Growth Factor (HGF) মূলতঃ লিভারের পুনর্জন্ম ও মেরামতের জন্য পরিচিত একটি গ্রোথ ফ্যাক্টর। এটি mesenchymal cell থেকে উৎপন্ন হয়। এর রিসেপ্টর হলো c-Met receptor (tyrosine kinase receptor)। কোষের migration ও motility বাড়ায় (তাই একে কখনো কখনো scatter factor-ও বলা হয়)। নতুন রক্তনালি গঠনে ভূমিকা রাখে। কেবল লিভার নয়, কিডনি, ফুসফুস, হৃদপিণ্ড সহ বিভিন্ন অঙ্গ পুনর্গঠনে সহায়ক। লিভার ক্ষতিগ্রস্ত হলে (যেমন হেপাটাইটিস বা লিভার সার্জারির পরবর্তী অবস্থায়) HGF পুনর্গঠনে সহায়তা করে। ক্যান্সার গবেষণায়ও গুরুত্বপূর্ণ, কারণ HGF বা c-Met pathway অতি সক্রিয় হলে টিউমার ছড়িয়ে পড়তে (metastasis) সাহায্য করতে পারে। রিজেনারেটিভ মেডিসিন ও স্টেম সেল থেরাপিতে ব্যবহারের গবেষণা চলছে। গ্রোথ ফ্যাক্টরগুলোকে বায়োম্যাটেরিয়াল স্ক্যাফোল্ডে যেমন কোলাজেন, হায়ালুরোনিক অ্যাসিড ইত্যাদি যুক্ত করা হয়। এগুলো কোষকে ধীরে ধীরে সিগনাল দেয়, ফলে অঙ্গ বা ত্বক প্রাকৃতিক ভাবে গঠিত হয়। টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং-এ 3D প্রিন্টিং (বা Bioprinting) হলো এমন এক উন্নত প্রযুক্তি যেখানে জীবন্ত কোষ, বায়োম্যাটেরিয়াল এবং গ্রোথ ফ্যাক্টর ব্যবহার করে কৃত্রিম টিস্যু বা অঙ্গ তৈরি করা হয়। এটি layer by layer পদ্ধতিতে কাজ করে, একদম 3D প্রিন্টারের মতো, তবে এখানে প্রিন্টিং উপাদান হিসেবে bioink ব্যবহৃত হয়। bioink হলো stem cell, chondrocyte (cartilage বা উপাস্থি কোষ), myocyte (muscle বা পেশি কোষ) ইত্যাদি জীবন্ত কোষ ও প্রাকৃতিক বা কৃত্রিম হাইড্রোজেল যেমন collagen, alginate, gelatin ইত্যাদি এবং গ্রোথ ফ্যাক্টরের মিশ্রণ। এর মাধ্যমে কোষগুলো নির্দিষ্ট আকার ও পরিবেশে সাজানো যায় যাতে তারা প্রাকৃতিক টিস্যুর মতো গঠন তৈরি করে। bioink-এ stem cell হিসেবে Perinatal Stem Cells-ও ব্যবহার হয়। নব জাতকের cord blood, placenta, amniotic fluid ইত্যাদি থেকে সংগ্রহ করা হয়। এরা Multipotent তবে কখনো কখনো pluripotent বৈশিষ্ট্যও দেখা যায়। রোগির জন্য ব্যবহার করলে রিজেকশনের সম্ভাবনা কম। regenerative medicine ও immune therapy-তেও এ ধরনের স্টেম সেল ব্যবহার হয়। Bioink-এর স্টেম সেল প্রিন্টেড স্ক্যাফোল্ডে বসে cartilage, bone, skin, muscle ইত্যাদি কোষ তৈরি করে। এরা Growth factor ও ECM-এর সাথে মিলে microenvironment তৈরি করে যেখানে কোষগুলো কার্যকরি টিস্যুতে পরিণত হয়। রোগির স্টেম সেল ব্যবহার করলে অঙ্গ প্রতিস্থাপন নিরাপদ হয়। bioink-এর প্রধান উপাদান হলো hydrogel যা মূলতঃ পানিতে ফুলে ওঠা পলিমার নেটওয়ার্ক, যেখানে জীবন্ত কোষ, গ্রোথ ফ্যাক্টর ও অন্যান্য বায়োমলিকিউল এমবেড করা যায়। হাইড্রোজেলগুলোকে প্রাকৃতিক ও কৃত্রিম দুই ভাবে ভাগ করা হয়। নিচে bioink-এ ব্যবহৃত কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ হাইড্রোজেলের বর্ণনা করা হলো — প্রাকৃতিক হাইড্রোজেলগুলো টিস্যুর সাথে বেশি বায়ো-কম্প্যাটিবল এবং কোষ বৃদ্ধির জন্য সহায়ক। শরীরে সবচেয়ে বেশি পরিমাণে পাওয়া প্রোটিন এবং এক্সট্রাসেলুলার ম্যাট্রিক্স (ECM)-এর প্রধান উপাদান Collagen যা কোষকে সংযুক্ত থাকতে, বেঁচে থাকতে এবং বৃদ্ধি পেতে সহায়তা করে। স্ক্যাফোল্ড হিসেবে বহুল ব্যবহৃত। Alginate হলো সমুদ্রের শৈবাল (brown algae) থেকে প্রাপ্ত প্রাকৃতিক পলিস্যাকারাইড। ক্যালসিয়াম আয়নের উপস্থিতিতে দ্রুত জেল তৈরি করে, তাই 3D প্রিন্টিং-এ ব্যবহার সুবিধাজনক। তবে কোষ অ্যাটাচমেন্ট স্বাভাবিক ভাবে হয় না, এ জন্য প্রায়শই RGD peptide যুক্ত করা হয়। Gelatin আসলে collagen থেকে প্রাপ্ত একটি ডিনেচারড প্রোটিন। কোষের জন্য adhesion সাইট দেয়, ফলে কোষ সহজে যুক্ত হয়। Gelatin methacryloyl (GelMA) আকারে photo-crosslinking করে শক্তিশালী hydrogel তৈরি করা যায়। রক্ত জমাট বাঁধার সময় Fibrin তৈরি হয়। Angiogenesis (রক্তনালি তৈরি) এবং wound healing-এ গুরুত্বপূর্ণ। Hyaluronic Acid (HA) হলো প্রাকৃতিক ECM-এর উপাদান। এরা টিস্যুর hydration, কোষ মাইগ্রেশন ও সিগন্যালিং-এ সহায়তা করে। কৃত্রিম হাইড্রোজেলগুলো নিয়ন্ত্রিত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, স্থিতিশীলতা ও প্রিন্টেবিলিটি প্রদান করে। যেমন — Polyethylene Glycol (PEG) হলো বায়ো-ইনার্ট (জীব বিজ্ঞানের সাথে প্রতিক্রিয়া হীন), তাই chemical modification (যেমন RGD peptide সংযোজন) করে কোষ আনুগত্য (adhesion) করানো হয়। তবে মেকানিক্যালি শক্তিশালী এবং ক্রসলিঙ্কিং সহজ। Polyvinyl Alcohol (PVA) উচ্চ জল শোষণ ক্ষমতা রাখে। ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, তবে কোষ-বান্ধব নয় বলে মডিফাই করতে হয়। Pluronic (Poloxamer) হলো তাপমাত্রা নির্ভরশীল hydrogel, তাই bioink হিসেবে দ্রুত জেল হতে পারে। সাধারণত sacrificial ink (সাপোর্ট ম্যাটেরিয়াল) হিসেবেও ব্যবহৃত হয়। প্রাকৃতিক hydrogel বায়োকম্প্যাটিবল, কোষ-বান্ধব, তবে যান্ত্রিক ভাবে দুর্বল। অপর দিকে কৃত্রিম hydrogel শক্তিশালি, কন্ট্রোল করা যায়, তবে কোষ-বান্ধব নয় (মডিফিকেশন দরকার)। তাই bioink-এ প্রায়শই কৃত্রিম ও প্রাকৃতিক hydrogel মিশ্রিত করে ব্যবহার করা হয়। 3D প্রিন্টিং Scaffold আর Nanofiber Scaffold এক জিনিস নয়। দুটোই টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং-এ Scaffold (কৃত্রিম কাঠামো) হিসেবে ব্যবহৃত হয়, কিন্তু তৈরির পদ্ধতি, গঠন এবং বৈশিষ্ট্যে পার্থক্য আছে। বায়োইঙ্ক (hydrogel + polymer + cell) অথবা biodegradable polymer (PLA, PCL, PEG ইত্যাদি) ব্যবহার করে 3D bioprinter বা সাধারণ 3D printer দিয়ে লেয়ার-বাই-লেয়ার গঠন করে 3D Printing Scaffold তৈরি করা হয়। গঠন (geometry) খুব নির্দিষ্ট ভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। pore size ও shape প্রয়োজন অনুযায়ি ডিজাইন করা যায়। বড় টিস্যু বা অঙ্গ তৈরি করার জন্য উপযোগি। Collagen, Gelatin, PCL, PLGA ইত্যাদি polymer ব্যবহার করে Electrospinning নামক পদ্ধতিতে ন্যানো-স্কেল ফাইবার জাল বা Nanofiber Scaffold তৈরি করা হয়। ফাইবারগুলো প্রাকৃতিক Extracellular Matrix (ECM)-এর মতো দেখায়। কোষ সহজে adhesion হতে পারে। Surface area অনেক বেশি, তাই drug delivery বা wound healing-এ উপযোগি। কিন্তু pore size সাধারণত খুব ছোট, তাই ভেতরে কোষ প্রবেশে সীমাবদ্ধতা থাকে। 3D printing scaffold সাধারণত কাঠামো তৈরি করতে ব্যবহার হয় (design-based, বড় pore) এবং ECM-এর মতো microenvironment তৈরি করতে Nanofiber scaffold ব্যবহার হয় (fiber-based, ছোট pore)। এগুলো অনেক সময় একত্রে ব্যবহারও করা হয়। যেমন 3D প্রিন্টেড scaffold-এর ওপর nanofiber coating দেওয়া হয় যাতে কাঠামো ও ECM দুই সুবিধাই পাওয়া যায়। Scaffold-এর উপর কোষ বসানোর প্রক্রিয়া বা Cell Seeding একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ যা টিস্যুর বৃদ্ধিতে সহায়তা করে। সাধারণত স্ক্যাফোল্ডের মাধ্যমে কোষগুলোকে ঠিক ভাবে স্থানান্তরিত করা এবং সেগুলোর বৃদ্ধিকে নিশ্চিত করার জন্য এই প্রক্রিয়া ব্যবহৃত হয়। এখানে কোষ বসানোর কিছু সাধারণ পদ্ধতি — ইনকিউবেশন পদ্ধতি (Static Seeding)-তে কোষগুলোকে স্ক্যাফোল্ডের উপর স্থির ভাবে বসানো হয়। কোষগুলো সাধারণত স্ক্যাফোল্ডে সরাসরি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য ইনকিউবেট করা হয় যাতে তারা স্ক্যাফোল্ডে আটকে যায়। সাধারণত এটি সহজ পদ্ধতি তবে কোষের বন্টন সর্বত্র সমান নাও হতে পারে। Rotational Seeding পদ্ধতিতে স্ক্যাফোল্ডটি কিছু সময়ের জন্য ঘোরানো হয় যাতে কোষগুলো সমান ভাবে স্ক্যাফোল্ডে বন্টিত হয়। ঘোরানো স্ক্যাফোল্ডে কোষগুলো স্থির ভাবে আটকে যেতে সাহায্য করে। Dynamic Seeding পদ্ধতিতে কোষগুলো একটি তরল মিডিয়াতে সাসপেনশন আকারে থাকে এবং স্ক্যাফোল্ডের উপর প্রবাহিত হয়। এটি একটি সক্রিয় পদ্ধতি যা কোষগুলোর দ্রুত বন্টন নিশ্চিত করে। সাধারণত একটি পাম্প বা সিস্টেমের মাধ্যমে কোষের সাসপেনশন স্ক্যাফোল্ডের মধ্য দিয়ে পাঠানো হয়। জেলিং পদ্ধতি (Gelatin Seeding)-তে স্ক্যাফোল্ডের ভেতরে তরল বা জেল গঠন করা হয় যাতে কোষগুলো সহজে প্রবাহিত হয়ে সঠিক ভাবে বসতে পারে। এই পদ্ধতিতে কোষগুলো তরল বা জেল হিসেবে একত্রিত হতে পারে যা পরে শক্ত হয়ে কোষগুলোর স্থায়িত্ব নিশ্চিত করে। ইলেক্ট্রোফোরেসিস পদ্ধতিতে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করে কোষগুলোকে স্ক্যাফোল্ডের উপর সরিয়ে নিয়ে যাওয়া হয়। এটি কোষগুলোর আউট রিটেনশন বা অবস্থান নিশ্চিত করার জন্য অত্যন্ত কার্যকর। মাইক্রোফ্লুইডিক সিস্টেম ব্যবহার করে কোষগুলো স্ক্যাফোল্ডে সঠিক ভাবে বন্টিত হয়। এটি অনেক সময় ছোট ছোট চ্যানেল ব্যবহার করে কোষের নির্দিষ্ট স্থানান্তর নিশ্চিত করতে ব্যবহৃত হয়। কোষ স্ক্যাফোল্ড বা 3D ম্যাট্রিক্সে বসানোর পর কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ ঘটে যা টিস্যু গঠনের জন্য খুবই দরকারি – কোষের আস্তরণ ও সংযুক্তি (Cell Adhesion & Attachment) নিশ্চিত করতে কোষগুলো যেন স্ক্যাফোল্ডের উপর ভালো ভাবে আটকে থাকে এবং ছড়িয়ে পড়তে পারে তা পর্যবেক্ষণ করা হয়। এ জন্য কোষকে উপযুক্ত পরিবেশে (যেমন ECM প্রোটিন কোটিং, Integrin-mediated adhesion ইত্যাদি) রাখা হয়। কোষ বৃদ্ধির জন্য কালচার মিডিয়া (Cell Culture Media) ব্যবহার করে কোষকে পুষ্টি (Glucose, Amino acids, Vitamins) এবং সিগনালিং মলিকিউল দেওয়া হয়। বিশেষ গ্রোথ ফ্যাক্টর (যেমন FGF, VEGF, NGF) যোগ করা হতে পারে যাতে নির্দিষ্ট টিস্যু ধরনের দিকে কোষ বিভাজন ও বৃদ্ধি পায়। অনেক ক্ষেত্রে কোষকে বায়োরিঅ্যাক্টর সিস্টেমে রাখা হয় যাতে সঠিক অক্সিজেন, পুষ্টি সরবরাহ, বর্জ্য অপসারণ এবং মেকানিক্যাল স্টিমুলেশন দেওয়া যায়। যেমন হাড় বা কার্টিলেজের জন্য Mechanical loading, হৃদপিণ্ডের জন্য Electrical stimulation ইত্যাদি। কোষের বিভাজন ও পার্থক্যকরণ (Cell Proliferation & Differentiation) করে কোষকে সঠিক সংকেত দেওয়া হয় যাতে তারা শুধু বৃদ্ধি না পেয়ে নির্দিষ্ট টিস্যুর যেমন হাড়, ত্বক, স্নায়ু, কার্ডিয়াক ইত্যাদি কোষে পরিণত হয়। কোষগুলো স্ক্যাফোল্ডে ECM তৈরি করায় ধীরে ধীরে নতুন টিস্যু গড়ে ওঠে এবং স্ক্যাফোল্ড যদি biodegradable হয় তবে তা ভেঙে গিয়ে আসল টিস্যু দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। টিস্যুর কার্যকারিতা, জীবিত কোষ সংখ্যা (Viability), মেকানিক্যাল প্রপার্টি জানার জন্য In vitro পরীক্ষা করা হয়। যখন তৈরি টিস্যু যথেষ্ট পরিপক্ব হয় তখন তা রোগির শরীরে In vivo-র মাধ্যমে প্রতিস্থাপন (Implantation) করা হয়। ধন্যবাদ। #বিজ্ঞান

আয়ন থেরাপি (Ion Therapy) আয়ন থেরাপি হলো আধুনিক চিকিৎসা ও বৈজ্ঞানিক পদ্ধতি, যেখানে চার্জযুক্ত কণা অর্থাৎ আয়ন ব্যবহার করে শরীরের জৈব প্রক্রিয়াকে প্রভাবিত করা হয়। চিকিৎসা, বায়োইঞ্জিনিয়ারিং সহ কসমেটিক্স ও রিল্যাক্সেশন থেরাপিতেও আয়ন থেরাপির ব্যবহৃত হয়। এখানে শুধু চিকিৎসা ক্ষেত্রে আয়নের ভূমিকা নিয়ে সংক্ষিপ্ত আলোচনা করা হলো। রিল্যাক্সেশন থেরাপি হলো এমন এক ধরনের চিকিৎসা বা থেরাপি যার মাধ্যমে শরীর ও মনের চাপ, উদ্বেগ এবং মানসিক ক্লান্তি কমিয়ে শান্ত ও স্বাভাবিক অবস্থায় ফিরিয়ে আনা হয়। যা হোক, এ বিষয়ে পাইথন দিয়ে অতি সহজ একটা প্রোগ্রামিং করলে বিষয়টা আরও পরিস্কার হবে — import time for i in range(3) : print("Inhale... 🌬️") time.sleep(4) print("Hold...") time.sleep(2) print("Exhale... 😌") time.sleep(4) # Inhale... 🌬️ Hold... Exhale... 😌 Inhale... 🌬️ Hold... Exhale... 😌 Inhale... 🌬️ Hold... Exhale... 😌 সাধারণত শরীরে সতেজতা আনতে, স্ট্রেস কমাতে এবং রক্ত প্রবাহের মান উন্নত করতে O₂⁻ ও OH⁻ (ঋণাত্মক) আয়ন এবং কিছু ক্ষেত্রে কোষ উদ্দীপিত করতে Na⁺ ও Ca²⁺ (ধনাত্মক) আয়ন ব্যবহৃত হয়। এই আয়নগুলো বাতাসে মিশে ত্বক বা ফুসফুসের মাধ্যমে প্রবেশ করে এবং কোষের ইলেকট্রন ভারসাম্য পুনরুদ্ধার করে। এ ছাড়া এই থেরাপির আরও কিছু বিশেষ ব্যবহার রয়েছে। যেমন অ্যাজমা, এলার্জি, সাইনাস সমস্যায় সহায়ক। ত্বক পরিচর্যায় আয়নটোফোরেসিস পদ্ধতিতে ত্বকের ভেতর ওষুধ প্রবেশ করানো হয়। ফুসফুসের মাধ্যমে শরীরে O₂⁻ আয়ন প্রবেশ করালে মস্তিষ্কে serotonin হরমোনের ভারসাম্য রক্ষা এবং ঘুম, মনোযোগ, মানসিক প্রশান্তিতে সাহায্য করে। এই থেরাপি অ্যাকনি হাইপারহাইড্রোসিস (অতিরিক্ত ঘাম) চিকিৎসায়ও ব্যবহৃত। আয়নটোফোরেসিস হলো বিশেষ ধরণের এক আয়ন থেরাপি যেখানে বিদ্যুৎ প্রবাহ (DC current) ব্যবহার করে ত্বকের ভেতরে ওষুধ পাঠানো হয়। প্রয়োজনীয় যন্ত্রাংশ হিসেবে একটি করে ধনাত্মক ও ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোড, DC পাওয়ার সোর্স এবং মেডিকেশন দ্রবণের প্রয়োজন পড়ে। এ ছাড়া আয়ন থেরাপি সম্পর্কে আর বিশেষ কিছু জানা যায় না। যুক্তি এমন একটা বিষয় যা দিয়ে যে কোন তথ্যের সত্যি মিথ্যা নিরূপণ করা যায়। তাই এই থেরাপি সম্পর্কে লজিক্যালি কিছু সম্ভাব্য দিক নিয়ে আলোচনা করলাম। যদি বিষয়টা রক্তের বিভিন্ন আয়নের অনুপাতের উপর বেস করে বর্ণনা করি তাহলে বুঝতে সহজ হবে। একজন সুস্থ মানুষের শরীরে রক্তের বিভিন্ন উপাদানের সাথে অসুস্থ ব্যক্তির এই উপাদান সমূহ অর্থাৎ বিভিন্ন আয়নের তারতম্য পরিলক্ষিত হবে। কোন্ আয়নের তারতম্য পরিলক্ষিত হবে তার উপরে নির্ভর করবে তার শরীরে কি ধরনের রোগ আছে। যেমন Na⁺ বা Cl⁻ বা উভয় আয়নের ঘাটতি থাকলে জীবাণু সংক্রমিত যে কোন রোগ বা বিশেষ করে যে কোন ধরনের জীবাণু সংক্রমিত ক্যান্সার থাকার সম্ভাবনা বেশি। কারণ যে কোন পচনশীল পদার্থের তাপমাত্রা ও লবণের অনুপাতের পরে নির্ভর করে ওই পদার্থ জীবাণুরদের সাথে সংগ্রাম করে নিজের অবয়ব কতো সময় যাবৎ কতোটা অক্ষত রাখতে পারবে। পাশাপাশি ৩৭° সেলসিয়াসের কাছাকাছি তাপমাত্রার স্থায়িত্ব যে কোন পদার্থের স্বাভাবিক পচনক্রিয়া ত্বরান্বিত করে। মানুষের শরীরে বসবাসরত বিভিন্ন জীবাণুর প্রবৃদ্ধির তাপমাত্রা বের করলে অধিকাংশ ক্ষেত্রে এই ৩৭° সেলসিয়াসের কাছাকাছি দেখা যাবে। প্রতি ১ লিটার রক্তে প্রায় 0.018–0.026 বা গড়ে 0.022 গ্রাম পটাসিয়াম থাকে। রক্তে এই পটাশিয়ামের মাত্রা ওঠা-নামার উপরে কার্বন সম্পৃক্ত সুগার, পক্ষাঘাত, স্পন্ডেলাইটিস ইত্যাদি রোগগুলো নির্ভরশীল। সংক্ষেপে বলা চলে — Ca²⁺, H⁺, K⁺, Mg²⁺, Na⁺ইত্যাদি পজিটিভ এবং Cl⁻, HCO₃⁻, O₂⁻, OH⁻, PO₄³⁻, SO₄²⁻ ইত্যাদি নেগেটিভ আয়নের তারতম্যে শরীরে বিভিন্ন সমস্যা দেখা দেবে। ধন্যবাদ। #বিজ্ঞান