पोपी ने पालक को मांसपेशियों के निर्माण वाली सब्जी के रूप में प्रसिद्ध किया। लेकिन किसी दिन शाकाहारी खाने के बिना आपको मजबूत बना सकते हैं - जब वैज्ञानिक कृत्रिम मांसपेशियों के एक नए वर्ग का निर्माण करने के लिए उनका उपयोग करते हैं। इस हफ्ते ताइवान में एक टीम ने सोने की परत चढ़ाने वाली प्याज कोशिकाओं का अनावरण किया जो वास्तविक मांसपेशी ऊतक की तरह अलग-अलग दिशाओं में विस्तार, अनुबंध और फ्लेक्सिंग का वादा करता है।
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कृत्रिम मांसपेशियों में संभावित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जो घायल मनुष्यों को रोबोट बनाने में मदद करने से लेकर उन्हें बनाने की कोशिश करने के कई तरीके हैं। उदाहरण के लिए, पिछले साल, वैज्ञानिकों ने सरल मछली पकड़ने की रेखा से कृत्रिम मांसपेशियों का एक सेट विकसित किया, जो एक ही आकार और वजन की मानव मांसपेशियों की तुलना में 100 गुना अधिक उठा सकता है। लेकिन नकली मांसपेशी बनाने का कोई स्पष्ट रूप से बेहतर तरीका अभी तक सामने नहीं आया है।
ताईपेई में नेशनल ताइवान यूनिवर्सिटी के वेन-पिन शिह कहते हैं, "इलास्टोमर्स, शेप मेमोरी एलॉय, पियोजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट, आयन-कंडक्टिव पॉलिमर और कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग करके कृत्रिम मांसपेशियां विकसित की जाती हैं।" "ड्राइविंग तंत्र और कार्य बहुत विविध हैं।" कुछ कृत्रिम मांसपेशियों के प्रकार दबाव से संचालित होते हैं, जैसे कि वायवीय प्रणालियों में, जबकि अन्य तापमान परिवर्तन या विद्युत प्रवाह के माध्यम से गति बनाते हैं।
कृत्रिम मांसपेशियों के निर्माताओं के लिए एक बड़ी चुनौती अपनी सामग्री को उसी समय झुकने और अनुबंध करने की इंजीनियरिंग रही है, जिस तरह से वास्तविक मांसपेशियां करती हैं। जब कोई क्लासिक "मांसपेशियों को बनाते हैं" मुद्रा को फ्लेक्स करता है, उदाहरण के लिए, उनका बाइसेप्स कॉन्ट्रैक्ट करता है, लेकिन आगे की तरफ उठाने के लिए भी ऊपर की ओर झुकता है। शिह और सहकर्मी एक कृत्रिम मांसपेशी को इंजीनियर करने का प्रयास कर रहे थे जो एक साथ इस तरह से झुक सकता था और अनुबंध कर सकता था, और उन्होंने पाया कि प्याज की त्वचा की संरचना और आयाम वे ध्यान में रखे गए माइक्रोस्ट्रक्चर के समान थे।
तीखी सब्जी को टेस्ट में डालने के लिए, शिह के समूह ने पहले एक ताजा, छिलके वाले प्याज से एपिडर्मल कोशिकाओं की एक परत ली और इसे पानी से साफ किया। फिर टीम ने अपनी सेल की दीवारों को बरकरार रखते हुए पानी को निकालने के लिए प्याज को फ्रीज में सुखा दिया। उस प्रक्रिया ने माइक्रोस्ट्रक्चर को कठोर और भंगुर कर दिया, इसलिए उन्होंने प्याज के साथ एसिड का इलाज किया ताकि हेमिकेलुलोज नामक सेल-स्ट्रेनिंग प्रोटीन को हटाया जा सके और लोच को बहाल किया जा सके।
प्याज परतों को इलेक्ट्रोस्टैटिक एक्ट्यूएटर में बदलकर मांसपेशियों की तरह स्थानांतरित करने के लिए बनाया गया था। इसका मतलब उन्हें सोने के इलेक्ट्रोड के साथ कोटिंग करना है, जो वर्तमान का संचालन करता है। सोने को दो मोटाई में लागू किया गया था - शीर्ष पर 24 नैनोमीटर और तल पर 50 नैनोमीटर - विभिन्न झुकने कठोरता बनाने के लिए और कोशिकाओं को फ्लेक्स और आजीवन तरीके से खिंचाव बनाने के लिए। इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण अलग-अलग वोल्टेज के अधीन होने पर यह अलग-अलग दिशाओं में झुकने के लिए प्याज की त्वचा की प्राकृतिक प्रवृत्ति के साथ अच्छी तरह से जोड़ा जाता है।
टीम ने प्याज की त्वचा कोशिकाओं से मांसपेशियों की तरह "चिमटी" बनाई। (शिह लैब, नेशनल ताइवान यूनिवर्सिटी) 0 से 50 वोल्ट के निचले वोल्टेज के कारण कोशिकाएं अपनी मूल घुमावदार संरचना से बढ़ जाती हैं और चपटी हो जाती हैं, जबकि 50 से 1000 वोल्ट के उच्च वोल्टेज के कारण वेजी मांसपेशी सिकुड़ जाती है और ऊपर की ओर झुक जाती है। मांसपेशियों के आंदोलनों को अलग करने के लिए इन वोल्टेज को नियंत्रित करके, प्याज की दो व्यवस्थाओं का इस्तेमाल चिमटी के रूप में एक छोटी कपास की गेंद को पकड़ने के लिए किया जाता था, शिह और सहयोगियों ने इस सप्ताह एप्लाइड फिजिक्स लेटर्स में रिपोर्ट की।
लेकिन उस सफलता के लिए अपेक्षाकृत उच्च वोल्टेज की आवश्यकता थी, जिसे शिह ने अवधारणा का मुख्य दोष बताया। छोटी बैटरी या माइक्रोप्रोसेसर घटकों के साथ मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए कम वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जो पावर प्रत्यारोपण या रोबोट भागों के लिए बेहतर होगा। "हमें इस चुनौती को पार करने के लिए सेल की दीवारों के विन्यास और यांत्रिक गुणों को बेहतर ढंग से समझना होगा, " उन्होंने नोट किया।
शिह कहते हैं कि प्याज की कोशिकाएं जीवित ऊतक कोशिकाओं का उपयोग करने के लिए पिछले प्रयासों की तुलना में कुछ लाभ प्रदान करती हैं। शिह कहते हैं, "खींचने की ताकत पैदा करने के लिए मांसपेशियों के ऊतकों का एक टुकड़ा बनाने के लिए कोशिकाओं को बनाना अभी भी बहुत चुनौतीपूर्ण है, " शिह कहते हैं। “लोगों ने पहले जीवित मांसपेशियों का उपयोग करने की कोशिश की है। लेकिन फिर मांसपेशियों की कोशिकाओं को जीवित कैसे रखा जाए यह एक समस्या बन जाती है। हम वनस्पति कोशिकाओं का उपयोग करते हैं क्योंकि कोशिका की दीवारें मांसपेशियों को शक्ति प्रदान करती हैं कि कोशिकाएं जीवित हैं या नहीं। "
स्थायित्व एक मुद्दा है, हालांकि: सोना चढ़ाना प्याज की मांसपेशियों को ढालने में मदद करता है, लेकिन नमी अभी भी उनकी कोशिका की दीवारों में प्रवेश कर सकती है और भौतिक गुणों को बदल सकती है। शिह के पास इस समस्या से निपटने का एक विचार है, जिसे जल्द ही परीक्षण के लिए रखा जा सकता है। "हम एक बहुत पतली फ्लोराइड परत के साथ प्याज कृत्रिम मांसपेशियों को कोट कर सकते हैं, " वे कहते हैं। "यह कृत्रिम मांसपेशियों को नमी के लिए अभेद्य बना देगा लेकिन डिवाइस की कोमलता को नहीं बदलेगा।"
