nature.com-এ আসার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন, তাতে CSS-এর সমর্থন সীমিত। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে ব্রাউজারের সর্বশেষ সংস্করণ ব্যবহার করার (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে কম্প্যাটিবিলিটি মোড বন্ধ করার) পরামর্শ দিচ্ছি। এছাড়াও, সাইটের নিরবচ্ছিন্ন সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, এই সাইটে কোনো স্টাইল বা জাভাস্ক্রিপ্ট অন্তর্ভুক্ত করা হবে না।
রেডিওথেরাপির সময় অঙ্গ ও টিস্যুর নড়াচড়ার কারণে এক্স-রে-র অবস্থান নির্ধারণে ত্রুটি হতে পারে। তাই, রেডিওথেরাপির সর্বোত্তম প্রয়োগের জন্য অঙ্গের নড়াচড়ার অনুকরণে টিস্যুর সমতুল্য যান্ত্রিক ও রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন উপাদানের প্রয়োজন। তবে, এই ধরনের উপাদানের উন্নয়ন এখনও একটি চ্যালেঞ্জ। অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের বৈশিষ্ট্য এক্সট্রাসেলুলার ম্যাট্রিক্সের অনুরূপ, যা একে টিস্যুর সমতুল্য উপাদান হিসেবে সম্ভাবনাময় করে তোলে। এই গবেষণায়, ইন সিটু Ca2+ নিঃসরণের মাধ্যমে কাঙ্ক্ষিত যান্ত্রিক ও রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোম সংশ্লেষণ করা হয়েছে। নির্দিষ্ট যান্ত্রিক ও রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন হাইড্রোজেল ফোম পাওয়ার জন্য বায়ু-থেকে-আয়তন অনুপাত সতর্কতার সাথে নিয়ন্ত্রণ করা হয়েছিল। উপাদানগুলোর ম্যাক্রো- এবং মাইক্রোমরফোলজির বৈশিষ্ট্য নিরূপণ করা হয়েছে এবং সংকোচনের অধীনে হাইড্রোজেল ফোমগুলোর আচরণ অধ্যয়ন করা হয়েছে। রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলো তাত্ত্বিকভাবে অনুমান করা হয়েছে এবং কম্পিউটেড টমোগ্রাফি ব্যবহার করে পরীক্ষামূলকভাবে যাচাই করা হয়েছে। এই গবেষণাটি টিস্যুর সমতুল্য উপাদানের ভবিষ্যৎ উন্নয়নের উপর আলোকপাত করে, যা রেডিওথেরাপির সময় বিকিরণ ডোজের সর্বোত্তম প্রয়োগ এবং গুণমান নিয়ন্ত্রণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
রেডিয়েশন থেরাপি ক্যান্সারের একটি প্রচলিত চিকিৎসা পদ্ধতি¹। রেডিয়েশন থেরাপির সময় অঙ্গ ও টিস্যুর নড়াচড়ার কারণে প্রায়শই এক্স-রে-র অবস্থান নির্ধারণে ত্রুটি দেখা দেয়², যার ফলে টিউমারের অপর্যাপ্ত চিকিৎসা হতে পারে এবং আশেপাশের সুস্থ কোষগুলো অপ্রয়োজনীয় বিকিরণের অতিরিক্ত সংস্পর্শে আসতে পারে। টিউমারের অবস্থান নির্ণয়ের ত্রুটি কমানোর জন্য অঙ্গ ও টিস্যুর নড়াচড়া আগে থেকে অনুমান করার ক্ষমতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই গবেষণায় ফুসফুসের উপর মনোযোগ দেওয়া হয়েছে, কারণ রেডিয়েশন থেরাপির সময় রোগীদের শ্বাস-প্রশ্বাসের ফলে ফুসফুসে উল্লেখযোগ্য বিকৃতি ও নড়াচড়া ঘটে। মানুষের ফুসফুসের গতি অনুকরণ করার জন্য বিভিন্ন ফাইনাইট এলিমেন্ট মডেল তৈরি ও প্রয়োগ করা হয়েছে³,⁴,⁵। তবে, মানুষের অঙ্গ ও টিস্যুর জ্যামিতিক গঠন জটিল এবং এগুলো রোগীর উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। তাই, তাত্ত্বিক মডেল যাচাই করার জন্য ভৌত মডেল তৈরি, উন্নত চিকিৎসা পদ্ধতি সহজতর করা এবং চিকিৎসা শিক্ষার উদ্দেশ্যে টিস্যুর সমতুল্য বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন উপাদান অত্যন্ত উপযোগী।
জটিল বাহ্যিক ও অভ্যন্তরীণ কাঠামোগত জ্যামিতি অর্জনের জন্য নরম টিস্যুর অনুকরণকারী উপকরণগুলির বিকাশ অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, কারণ তাদের অন্তর্নিহিত যান্ত্রিক অসঙ্গতিগুলি নির্দিষ্ট প্রয়োগে ব্যর্থতার কারণ হতে পারে৬,৭। ফুসফুসের টিস্যুর জটিল বায়োমেকানিক্সের মডেলিং, যা চরম কোমলতা, স্থিতিস্থাপকতা এবং কাঠামোগত ছিদ্রযুক্ততার সমন্বয় করে, এমন মডেল তৈরিতে একটি উল্লেখযোগ্য চ্যালেঞ্জ তৈরি করে যা মানুষের ফুসফুসকে সঠিকভাবে পুনরুৎপাদন করে। চিকিৎসাগত হস্তক্ষেপে ফুসফুসের মডেলগুলির কার্যকর কর্মক্ষমতার জন্য যান্ত্রিক এবং রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলির একীকরণ এবং সামঞ্জস্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং রোগী-নির্দিষ্ট মডেল তৈরিতে কার্যকর প্রমাণিত হয়েছে, যা জটিল নকশার দ্রুত প্রোটোটাইপিং সক্ষম করে। শিন এট আল.৮ থ্রিডি-প্রিন্টেড শ্বাসনালী সহ একটি পুনরুৎপাদনযোগ্য, বিকৃতযোগ্য ফুসফুসের মডেল তৈরি করেছেন। হাসেলার এট আল.৯ রেডিওথেরাপির জন্য ছবির গুণমান মূল্যায়ন এবং অবস্থান যাচাই পদ্ধতির জন্য আসল রোগীদের সাথে অত্যন্ত সাদৃশ্যপূর্ণ একটি ফ্যান্টম তৈরি করেছেন। হং এট আল১০ পরিমাপের নির্ভুলতা মূল্যায়নের জন্য বিভিন্ন ফুসফুসের ক্ষতের সিটি তীব্রতা পুনরুৎপাদন করতে থ্রিডি প্রিন্টিং এবং সিলিকন কাস্টিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে একটি বুকের সিটি মডেল তৈরি করেছেন। তবে, এই প্রোটোটাইপগুলি প্রায়শই এমন উপকরণ দিয়ে তৈরি করা হয় যার কার্যকরী বৈশিষ্ট্য ফুসফুসের টিস্যুর থেকে খুব আলাদা11।
বর্তমানে, বেশিরভাগ ফুসফুস ফ্যান্টম সিলিকন বা পলিইউরেথেন ফোম দিয়ে তৈরি করা হয়, যা আসল ফুসফুসের প্যারেনকাইমার যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যের সাথে মেলে না।১২,১৩ অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল জৈব-সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং এর পরিবর্তনযোগ্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে।১৪ তবে, ফুসফুস ফ্যান্টমের জন্য প্রয়োজনীয় অতি-নরম, ফোমের মতো সামঞ্জস্য তৈরি করা, যা ফুসফুসের টিস্যুর স্থিতিস্থাপকতা এবং পূরণের কাঠামোকে সঠিকভাবে অনুকরণ করে, তা এখনও একটি পরীক্ষামূলক চ্যালেঞ্জ।
এই গবেষণায়, ফুসফুসের টিস্যুকে একটি সমসত্ত্ব স্থিতিস্থাপক পদার্থ হিসেবে ধরে নেওয়া হয়েছে। মানুষের ফুসফুসের টিস্যুর ঘনত্ব (ρ) ১.০৬ গ্রাম/সেমি³ এবং স্ফীত ফুসফুসের ঘনত্ব ০.২৬ গ্রাম/সেমি³¹⁵ বলে জানা গেছে। বিভিন্ন পরীক্ষামূলক পদ্ধতি ব্যবহার করে ফুসফুসের টিস্যুর ইয়ং-এর মডুলাস (MY)-এর বিস্তৃত পরিসরের মান পাওয়া গেছে। লাই-ফুক প্রমুখ¹⁶ সুষমভাবে স্ফীত মানুষের ফুসফুসের YM ০.৪২–৬.৭২ কিলোপ্যাসকেল পরিমাপ করেছেন। গস প্রমুখ¹⁷ ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইলাস্টোগ্রাফি ব্যবহার করে ২.১৭ কিলোপ্যাসকেল YM রিপোর্ট করেছেন। লিউ প্রমুখ¹⁸ সরাসরি পরিমাপ করা ০.০৩–৫৭.২ কিলোপ্যাসকেল YM রিপোর্ট করেছেন। ইলেগবুসি প্রমুখ¹⁹ নির্বাচিত রোগীদের থেকে প্রাপ্ত ৪ডি সিটি ডেটার উপর ভিত্তি করে YM ০.১–২.৭ কিলোপ্যাসকেল অনুমান করেছেন।
ফুসফুসের তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যগুলোর জন্য, ফুসফুসের টিস্যুর সাথে এক্স-রে-র মিথস্ক্রিয়ার আচরণ বর্ণনা করতে বেশ কিছু প্যারামিটার ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে রয়েছে মৌলীয় গঠন, ইলেকট্রন ঘনত্ব (\(\:{\rho\:}_{e}\)), কার্যকরী পারমাণবিক সংখ্যা (\(\:{Z}_{eff}\)), গড় উদ্দীপন শক্তি (\(\:I\)), ভর ক্ষয় সহগ (\(\:\mu\:/\rho\:\)) এবং হাউন্সফিল্ড একক (HU), যা \(\:\mu\:/\rho\:\)-এর সাথে সরাসরি সম্পর্কিত।
ইলেকট্রন ঘনত্ব \(\:{\rho\:}_{e}\)-কে প্রতি একক আয়তনে ইলেকট্রনের সংখ্যা হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং এটি নিম্নোক্তভাবে গণনা করা হয়:
যেখানে \(\:\rho\:\) হলো পদার্থটির ঘনত্ব (গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার), \(\:{N}_{A}\) হলো অ্যাভোগাড্রো ধ্রুবক, \(\:{w}_{i}\) হলো ভর ভগ্নাংশ, \(\:{Z}_{i}\) হলো পারমাণবিক সংখ্যা, এবং \(\:{A}_{i}\) হলো i-তম মৌলের পারমাণবিক ভর।
পারমাণবিক সংখ্যা পদার্থের অভ্যন্তরে বিকিরণ মিথস্ক্রিয়ার প্রকৃতির সাথে সরাসরি সম্পর্কিত। একাধিক মৌলযুক্ত যৌগ এবং মিশ্রণের (যেমন, কাপড়) ক্ষেত্রে, কার্যকরী পারমাণবিক সংখ্যা \(\:{Z}_{eff}\) অবশ্যই গণনা করতে হবে। এই সূত্রটি মূর্তি প্রমুখ দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। ২০:
গড় উদ্দীপন শক্তি \(\:I\) বর্ণনা করে যে লক্ষ্যবস্তুর উপাদান কতটা সহজে ভেদনকারী কণাগুলির গতিশক্তি শোষণ করে। এটি শুধুমাত্র লক্ষ্যবস্তুর উপাদানের বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করে এবং কণাগুলির বৈশিষ্ট্যের সাথে এর কোনো সম্পর্ক নেই। ব্র্যাগের সংযোজনশীলতার সূত্র প্রয়োগ করে \(\:I\) গণনা করা যায়:
ভর ক্ষয় সহগ \(\:\mu\:/\rho\:\) লক্ষ্যবস্তুর উপাদানে ফোটনের অনুপ্রবেশ এবং শক্তি নির্গমন বর্ণনা করে। এটি নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:
যেখানে \(\:x\) হলো উপাদানের পুরুত্ব, \(\:{I}_{0}\) হলো আপতিত আলোর তীব্রতা, এবং \(\:I\) হলো উপাদানের মধ্যে প্রবেশের পর ফোটনের তীব্রতা। \(\:\mu\:/\rho\:\) ডেটা সরাসরি NIST 12621 স্ট্যান্ডার্ডস রেফারেন্স ডেটাবেস থেকে পাওয়া যেতে পারে। মিশ্রণ এবং যৌগের জন্য \(\:\mu\:/\rho\:\) মানগুলি নিম্নলিখিতভাবে যোগফলের নিয়ম ব্যবহার করে নির্ণয় করা যেতে পারে:
HU হলো কম্পিউটেড টমোগ্রাফি (CT) ডেটা ব্যাখ্যার ক্ষেত্রে রেডিওডেনসিটি পরিমাপের একটি প্রমিত মাত্রাহীন একক, যা পরিমাপকৃত অ্যাটেনিউয়েশন সহগ \(\:\mu\:\) থেকে রৈখিকভাবে রূপান্তরিত হয়। এর সংজ্ঞা হলো:
যেখানে \(\:{\mu\:}_{water}\) হলো পানির ক্ষয় সহগ, এবং \(\:{\mu\:}_{air}\) হলো বায়ুর ক্ষয় সহগ। অতএব, সূত্র (6) থেকে আমরা দেখতে পাই যে পানির HU মান 0, এবং বায়ুর HU মান -1000। মানুষের ফুসফুসের জন্য HU মান -600 থেকে -70022 পর্যন্ত হয়ে থাকে।
বেশ কিছু টিস্যু-সমতুল্য উপাদান তৈরি করা হয়েছে। গ্রিফিথ ও অন্যান্যরা²³ পলিইউরেথেন (PU) দিয়ে তৈরি মানব ধড়ের একটি টিস্যু-সমতুল্য মডেল তৈরি করেন, যাতে মানব ফুসফুস সহ বিভিন্ন মানব অঙ্গের রৈখিক ক্ষয় সহগ অনুকরণ করার জন্য বিভিন্ন ঘনত্বের ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO₃) যোগ করা হয়েছিল, এবং মডেলটির নাম দেওয়া হয়েছিল গ্রিফিথ। টেলর²⁴ লরেন্স লিভারমোর ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (LLNL) দ্বারা তৈরি দ্বিতীয় একটি ফুসফুস টিস্যু-সমতুল্য মডেল উপস্থাপন করেন, যার নাম দেওয়া হয় LLLL1। ট্রাউব ও অন্যান্যরা²⁵ কর্মক্ষমতা বৃদ্ধিকারী হিসেবে ৫.২৫% CaCO₃ যুক্ত ফোমেক্স XRS-272 ব্যবহার করে একটি নতুন ফুসফুস টিস্যু বিকল্প তৈরি করেন, যার নাম দেওয়া হয় ALT2। সারণি ১ এবং ২-এ মানব ফুসফুস (ICRU-44) এবং উপরের টিস্যু-সমতুল্য মডেলগুলোর জন্য \(\:\rho\:\), \(\:{\rho\:}_{e}\), \(\:{Z}_{eff}\), \(\:I\) এবং ভর ক্ষয় সহগগুলোর একটি তুলনা দেখানো হয়েছে।
চমৎকার তেজস্ক্রিয়তা-প্রতিরোধী বৈশিষ্ট্য অর্জন করা সত্ত্বেও, প্রায় সমস্ত ফ্যান্টম উপাদান পলিস্টাইরিন ফোম দিয়ে তৈরি, যার অর্থ হলো এই উপাদানগুলোর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য মানব ফুসফুসের কাছাকাছিও পৌঁছাতে পারে না। পলিউরেথেন ফোমের ইয়ং মডুলাস (YM) প্রায় ৫০০ kPa, যা স্বাভাবিক মানব ফুসফুসের (প্রায় ৫-১০ kPa) তুলনায় আদর্শ থেকে অনেক দূরে। তাই, এমন একটি নতুন উপাদান তৈরি করা প্রয়োজন যা প্রকৃত মানব ফুসফুসের যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয়তা-প্রতিরোধী বৈশিষ্ট্য পূরণ করতে পারে।
টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং-এ হাইড্রোজেল ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এর গঠন ও বৈশিষ্ট্য এক্সট্রাসেলুলার ম্যাট্রিক্স (ECM)-এর অনুরূপ এবং এগুলো সহজেই পরিবর্তনযোগ্য। এই গবেষণায়, ফোম তৈরির জন্য জৈব উপাদান হিসেবে বিশুদ্ধ সোডিয়াম অ্যালজিনেটকে বেছে নেওয়া হয়েছে। অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল জৈব-উপযোগী এবং এর পরিবর্তনযোগ্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের কারণে টিস্যু ইঞ্জিনিয়ারিং-এ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সোডিয়াম অ্যালজিনেটের (C6H7NaO6)n মৌলীয় গঠন এবং Ca2+-এর উপস্থিতি এর তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যগুলোকে প্রয়োজন অনুযায়ী পরিবর্তন করার সুযোগ দেয়। পরিবর্তনযোগ্য যান্ত্রিক ও তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যের এই সমন্বয় অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলকে আমাদের গবেষণার জন্য আদর্শ করে তুলেছে। অবশ্যই, অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের কিছু সীমাবদ্ধতাও রয়েছে, বিশেষ করে কৃত্রিম শ্বাস-প্রশ্বাস চক্রের সময় এর দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতার ক্ষেত্রে। তাই, এই সীমাবদ্ধতাগুলো দূর করার জন্য ভবিষ্যৎ গবেষণায় আরও উন্নতির প্রয়োজন ও প্রত্যাশা রয়েছে।
এই গবেষণায়, আমরা মানব ফুসফুসের টিস্যুর অনুরূপ নিয়ন্ত্রণযোগ্য রো (rho) মান, স্থিতিস্থাপকতা এবং তেজস্ক্রিয়তামূলক বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন একটি অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোম উপাদান তৈরি করেছি। এই গবেষণাটি পরিবর্তনযোগ্য স্থিতিস্থাপক ও তেজস্ক্রিয়তামূলক বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন টিস্যু-সদৃশ ফ্যান্টম তৈরির জন্য একটি সাধারণ সমাধান প্রদান করবে। উপাদানটির বৈশিষ্ট্যগুলো যেকোনো মানব টিস্যু এবং অঙ্গের সাথে সহজেই খাপ খাইয়ে নেওয়া যাবে।
হাইড্রোজেল ফোমের লক্ষ্যমাত্রা বায়ু ও আয়তনের অনুপাত মানুষের ফুসফুসের HU পরিসরের (-৬০০ থেকে -৭০০) উপর ভিত্তি করে গণনা করা হয়েছিল। ধরে নেওয়া হয়েছিল যে ফোমটি বায়ু এবং সংশ্লেষিত অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের একটি সাধারণ মিশ্রণ। প্রতিটি উপাদানের \(\:\mu\:/\rho\:\) একটি সাধারণ যোগের নিয়ম ব্যবহার করে, বায়ুর আয়তন ভগ্নাংশ এবং সংশ্লেষিত অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের আয়তন অনুপাত গণনা করা সম্ভব হয়েছিল।
সিগমা-অলড্রিচ কোম্পানি, সেন্ট লুইস, এমও থেকে কেনা সোডিয়াম অ্যালজিনেট (পার্ট নং W201502), CaCO3 (পার্ট নং 795445, আণবিক ওজন: 100.09), এবং GDL (পার্ট নং G4750, আণবিক ওজন: 178.14) ব্যবহার করে অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোম প্রস্তুত করা হয়েছিল। ৭০% সোডিয়াম লরিল ইথার সালফেট (SLES 70) রিনাউন্ড ট্রেডিং এলএলসি থেকে কেনা হয়েছিল। ফোম তৈরির প্রক্রিয়ায় ডিআয়োনাইজড পানি ব্যবহার করা হয়েছিল। সোডিয়াম অ্যালজিনেটকে ঘরের তাপমাত্রায় ডিআয়োনাইজড পানিতে অবিরাম নাড়াচাড়া (৬০০ আরপিএম) করে দ্রবীভূত করা হয়েছিল, যতক্ষণ না একটি সমসত্ত্ব হলুদ স্বচ্ছ দ্রবণ পাওয়া যায়। জেল তৈরির প্রক্রিয়া শুরু করার জন্য Ca2+ উৎস হিসেবে GDL-এর সাথে CaCO3 ব্যবহার করা হয়েছিল। হাইড্রোজেলের ভেতরে একটি ছিদ্রযুক্ত কাঠামো তৈরি করার জন্য সারফ্যাক্ট্যান্ট হিসেবে SLES 70 ব্যবহার করা হয়েছিল। অ্যালজিনেটের ঘনত্ব ৫% এবং Ca2+:-COOH মোলার অনুপাত ০.১৮-তে বজায় রাখা হয়েছিল। ফেনা তৈরির সময় নিরপেক্ষ pH বজায় রাখার জন্য CaCO3:GDL মোলার অনুপাতও ০.৫-এ বজায় রাখা হয়েছিল। এর মান ২৬। সমস্ত নমুনায় আয়তন অনুসারে ২% SLES 70 যোগ করা হয়েছিল। দ্রবণ এবং বায়ুর মিশ্রণের অনুপাত নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি ঢাকনাযুক্ত বিকার ব্যবহার করা হয়েছিল। বিকারটির মোট আয়তন ছিল ১৪০ মিলি। তাত্ত্বিক গণনার ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, বায়ুর সাথে মেশানোর জন্য বিকারে মিশ্রণের বিভিন্ন আয়তন (৫০ মিলি, ১০০ মিলি, ১১০ মিলি) যোগ করা হয়েছিল। ৫০ মিলি মিশ্রণযুক্ত নমুনাটি পর্যাপ্ত বায়ুর সাথে মেশানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল, যখন অন্য দুটি নমুনায় বায়ুর আয়তন অনুপাত নিয়ন্ত্রণ করা হয়েছিল। প্রথমে, অ্যালজিনেট দ্রবণে SLES 70 যোগ করা হয়েছিল এবং সম্পূর্ণরূপে মিশ্রিত না হওয়া পর্যন্ত একটি বৈদ্যুতিক স্টিরার দিয়ে নাড়ানো হয়েছিল। এরপর, মিশ্রণটিতে CaCO3 সাসপেনশন যোগ করা হয় এবং মিশ্রণটি সম্পূর্ণরূপে মিশে না যাওয়া পর্যন্ত অবিরাম নাড়ানো হয়, যখন এর রঙ সাদা হয়ে যায়। সবশেষে, জেল তৈরির প্রক্রিয়া শুরু করার জন্য মিশ্রণটিতে GDL দ্রবণ যোগ করা হয় এবং পুরো প্রক্রিয়া জুড়ে যান্ত্রিকভাবে নাড়ানো বজায় রাখা হয়। ৫০ মিলি মিশ্রণযুক্ত নমুনার ক্ষেত্রে, মিশ্রণের আয়তনের পরিবর্তন থেমে গেলে যান্ত্রিকভাবে নাড়ানো বন্ধ করা হয়। ১০০ মিলি এবং ১১০ মিলি মিশ্রণযুক্ত নমুনাগুলোর ক্ষেত্রে, মিশ্রণটি বিকারটি পূর্ণ করলে যান্ত্রিকভাবে নাড়ানো বন্ধ করা হয়। আমরা ৫০ মিলি থেকে ১০০ মিলি আয়তনের হাইড্রোজেল ফোম তৈরিরও চেষ্টা করেছিলাম। কিন্তু, ফোমের গাঠনিক অস্থিতিশীলতা পরিলক্ষিত হয়, কারণ এটি সম্পূর্ণ বায়ু মিশ্রণ অবস্থা এবং বায়ুর আয়তন নিয়ন্ত্রণের অবস্থার মধ্যে ওঠানামা করছিল, যার ফলে আয়তন নিয়ন্ত্রণ অসামঞ্জস্যপূর্ণ হয়ে পড়ে। এই অস্থিতিশীলতা গণনার মধ্যে অনিশ্চয়তা তৈরি করে, এবং তাই এই আয়তনের পরিসরটি এই গবেষণায় অন্তর্ভুক্ত করা হয়নি।
একটি হাইড্রোজেল ফোম নমুনার ভর \(\:m\) এবং আয়তন \(\:V\) পরিমাপ করে এর ঘনত্ব \(\:\rho\:\) গণনা করা হয়।
একটি জাইস অ্যাক্সিও অবজারভার এ১ ক্যামেরা ব্যবহার করে হাইড্রোজেল ফোমের অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপিক ছবি তোলা হয়েছিল। প্রাপ্ত ছবিগুলোর উপর ভিত্তি করে নমুনার একটি নির্দিষ্ট এলাকার ছিদ্রের সংখ্যা ও আকারের বিন্যাস গণনা করার জন্য ইমেজজে সফটওয়্যার ব্যবহার করা হয়েছিল। ছিদ্রের আকৃতি বৃত্তাকার বলে ধরে নেওয়া হয়েছে।
অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য অধ্যয়নের জন্য, একটি টেস্টরিসোর্সেস ১০০ সিরিজের মেশিন ব্যবহার করে একাক্ষীয় সংকোচন পরীক্ষা করা হয়েছিল। নমুনাগুলোকে আয়তাকার ব্লকে কাটা হয়েছিল এবং পীড়ন ও বিকৃতি গণনা করার জন্য ব্লকের মাত্রা পরিমাপ করা হয়েছিল। ক্রসহেডের গতি ১০ মিমি/মিনিটে সেট করা হয়েছিল। প্রতিটি নমুনার জন্য তিনটি নমুনা পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং ফলাফল থেকে গড় ও আদর্শ বিচ্যুতি গণনা করা হয়েছিল। এই গবেষণাটি অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের সংকোচনমূলক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর আলোকপাত করেছে, কারণ শ্বাস-প্রশ্বাস চক্রের একটি নির্দিষ্ট পর্যায়ে ফুসফুসের টিস্যু সংকোচনমূলক বলের সম্মুখীন হয়। প্রসারণশীলতা অবশ্যই অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে ফুসফুসের টিস্যুর সম্পূর্ণ গতিশীল আচরণ প্রতিফলিত করার জন্য এবং এটি ভবিষ্যতের গবেষণায় অনুসন্ধান করা হবে।
প্রস্তুতকৃত হাইড্রোজেল ফোমের নমুনাগুলো একটি সিমেন্স সোমাটম ড্রাইভ ডুয়াল-চ্যানেল সিটি স্ক্যানারে স্ক্যান করা হয়েছিল। স্ক্যানিং প্যারামিটারগুলো নিম্নরূপে সেট করা হয়েছিল: ৪০ এমএএস, ১২০ কেভিপি এবং ১ মিমি স্লাইস থিকনেস। প্রতিটি নমুনার ৫টি ক্রস-সেকশনের এইচইউ মান বিশ্লেষণ করার জন্য প্রাপ্ত ডাইকম ফাইলগুলো মাইক্রোডাইকম ডাইকম ভিউয়ার সফটওয়্যার ব্যবহার করে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। সিটি থেকে প্রাপ্ত এইচইউ মানগুলোকে নমুনাগুলোর ঘনত্বের তথ্যের উপর ভিত্তি করে করা তাত্ত্বিক গণনার সাথে তুলনা করা হয়েছিল।
এই গবেষণার লক্ষ্য হলো নরম পদার্থের প্রকৌশলের মাধ্যমে স্বতন্ত্র অঙ্গের মডেল এবং কৃত্রিম জৈবিক টিস্যু তৈরির ক্ষেত্রে বৈপ্লবিক পরিবর্তন আনা। মানুষের ফুসফুসের কার্যপ্রণালীর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন উপাদান তৈরি করা চিকিৎসা প্রশিক্ষণ, অস্ত্রোপচারের পরিকল্পনা এবং রেডিয়েশন থেরাপি পরিকল্পনার মতো নির্দিষ্ট ক্ষেত্রে প্রয়োগের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। চিত্র ১ক-তে, আমরা মানুষের ফুসফুসের মডেল তৈরির জন্য ব্যবহৃত হতে পারে এমন নরম পদার্থগুলোর যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যের মধ্যেকার পার্থক্য তুলে ধরেছি। এখন পর্যন্ত, এমন উপাদান তৈরি করা হয়েছে যা কাঙ্ক্ষিত তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, কিন্তু তাদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য কাঙ্ক্ষিত প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে না। নমনীয় মানুষের ফুসফুসের মডেল তৈরির জন্য পলিইউরেথেন ফোম এবং রাবার সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত উপাদান। পলিইউরেথেন ফোমের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য (ইয়ং মডুলাস, YM) সাধারণত স্বাভাবিক মানুষের ফুসফুসের টিস্যুর চেয়ে ১০ থেকে ১০০ গুণ বেশি। কাঙ্ক্ষিত যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয় উভয় বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে এমন উপাদান এখনও জানা যায়নি।
(A) বিভিন্ন নরম পদার্থের বৈশিষ্ট্যের পরিকল্পিত চিত্র এবং ঘনত্ব, ইয়ং-এর মডুলাস ও তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যের (HU এককে) নিরিখে মানব ফুসফুসের সাথে তুলনা। (B) ৫% ঘনত্ব এবং ০.১৮ Ca2+:-COOH মোলার অনুপাতযুক্ত \(\:\mu\:/\rho\:\) অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন প্যাটার্ন। (C) হাইড্রোজেল ফোমে বায়ুর আয়তন অনুপাতের পরিসর। (D) বিভিন্ন বায়ুর আয়তন অনুপাতযুক্ত অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের পরিকল্পিত চিত্র।
5% ঘনত্ব এবং 0.18 Ca2+:-COOH মোলার অনুপাত সহ অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের মৌলিক গঠন গণনা করা হয়েছিল, এবং ফলাফলগুলি সারণি 3 এ দেখানো হয়েছে। পূর্ববর্তী সূত্র (5) এর যোগের নিয়ম অনুসারে, অ্যালজিনেট হাইড্রোজেলের ভর হ্রাস সহগ \(\:\:\mu\:/\rho\:\) পাওয়া গেছে যা চিত্র 1B তে দেখানো হয়েছে।
বায়ু এবং জলের জন্য \(\:\mu\:/\rho\:\) মানগুলি সরাসরি NIST 12612 স্ট্যান্ডার্ড রেফারেন্স ডেটাবেস থেকে সংগ্রহ করা হয়েছিল। সুতরাং, চিত্র 1C-তে হাইড্রোজেল ফোমের মধ্যে গণনা করা বায়ুর আয়তন অনুপাত দেখানো হয়েছে, যার HU সমতুল্য মান মানুষের ফুসফুসের জন্য -600 থেকে -700-এর মধ্যে। তাত্ত্বিকভাবে গণনা করা বায়ুর আয়তন অনুপাতটি 1 × 10−3 থেকে 2 × 101 MeV শক্তির পরিসরে 60–70% এর মধ্যে স্থিতিশীল থাকে, যা পরবর্তী উৎপাদন প্রক্রিয়াগুলিতে হাইড্রোজেল ফোমের প্রয়োগের জন্য একটি ভালো সম্ভাবনা নির্দেশ করে।
চিত্র ১ডি-তে প্রস্তুতকৃত অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের নমুনা দেখানো হয়েছে। সমস্ত নমুনা ১২.৭ মিমি ধার দৈর্ঘ্য বিশিষ্ট ঘনক আকারে কাটা হয়েছিল। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, একটি সমসত্ত্ব ও ত্রিমাত্রিকভাবে স্থিতিশীল হাইড্রোজেল ফোম গঠিত হয়েছিল। বায়ুর আয়তন অনুপাত নির্বিশেষে, হাইড্রোজেল ফোমগুলোর বাহ্যিক রূপে কোনো উল্লেখযোগ্য পার্থক্য পরিলক্ষিত হয়নি। হাইড্রোজেল ফোমের এই স্বয়ংসম্পূর্ণ প্রকৃতি থেকে বোঝা যায় যে, হাইড্রোজেলের অভ্যন্তরে গঠিত নেটওয়ার্কটি ফোমটির নিজস্ব ওজন বহন করার জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী। ফোম থেকে সামান্য পরিমাণ জল চুইয়ে পড়া ছাড়া, ফোমটি বেশ কয়েক সপ্তাহ ধরে ক্ষণস্থায়ী স্থিতিশীলতাও প্রদর্শন করেছিল।
ফোম নমুনার ভর ও আয়তন পরিমাপ করে প্রস্তুতকৃত হাইড্রোজেল ফোমের ঘনত্ব \(\:\rho\:\) গণনা করা হয়েছিল এবং ফলাফলগুলো সারণি ৪-এ দেখানো হয়েছে। ফলাফলগুলো বায়ুর আয়তন অনুপাতের উপর \(\:\rho\:\)-এর নির্ভরতা প্রদর্শন করে। যখন নমুনার ৫০ মিলি-এর সাথে পর্যাপ্ত বায়ু মেশানো হয়, তখন ঘনত্ব সর্বনিম্ন হয় এবং তা হয় ০.৪৮২ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার। মিশ্রিত বায়ুর পরিমাণ কমার সাথে সাথে ঘনত্ব বেড়ে ০.৬৮৫ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার হয়। ৫০ মিলি, ১০০ মিলি এবং ১১০ মিলি গ্রুপগুলোর মধ্যে সর্বোচ্চ p-মান ছিল ০.০০৪ < ০.০৫, যা ফলাফলগুলোর পরিসংখ্যানগত তাৎপর্য নির্দেশ করে।
নিয়ন্ত্রিত বায়ু আয়তন অনুপাত ব্যবহার করে তাত্ত্বিক \(\:\rho\:\) মানও গণনা করা হয়। পরিমাপকৃত ফলাফল থেকে দেখা যায় যে \(\:\rho\:\) তাত্ত্বিক মানের চেয়ে ০.১ গ্রাম/সেমি³ কম। জেল তৈরির প্রক্রিয়ার সময় হাইড্রোজেলের অভ্যন্তরে সৃষ্ট অভ্যন্তরীণ পীড়নের কারণে এই পার্থক্যটি ব্যাখ্যা করা যায়, যা স্ফীতি ঘটায় এবং ফলস্বরূপ \(\:\rho\:\) হ্রাস করে। চিত্র ২ (A, B এবং C)-তে দেখানো সিটি (CT) চিত্রগুলিতে হাইড্রোজেল ফোমের ভিতরে কিছু ফাঁক পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে এটি আরও নিশ্চিত করা হয়েছে।
বিভিন্ন বায়ু আয়তনের (A) ৫০, (B) ১০০, এবং (C) ১১০ হাইড্রোজেল ফোমের অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি চিত্র। অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোম নমুনা (D) ৫০, (E) ১০০, (F) ১১০-এর কোষ সংখ্যা এবং ছিদ্রের আকার বন্টন।
চিত্র ৩ (এ, বি, সি)-তে বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতযুক্ত হাইড্রোজেল ফোম নমুনাগুলির অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ চিত্র দেখানো হয়েছে। ফলাফলগুলি হাইড্রোজেল ফোমের অপটিক্যাল কাঠামো প্রদর্শন করে, যেখানে বিভিন্ন ব্যাসের ছিদ্রগুলির চিত্র স্পষ্টভাবে দেখা যায়। ছিদ্রের সংখ্যা এবং ব্যাসের বণ্টন ImageJ ব্যবহার করে গণনা করা হয়েছিল। প্রতিটি নমুনার জন্য ছয়টি চিত্র নেওয়া হয়েছিল, প্রতিটি চিত্রের আকার ছিল ১১২৫.২৭ μm × ৮৪৩.৯৬ μm, এবং প্রতিটি নমুনার জন্য মোট বিশ্লেষিত এলাকা ছিল ৫.৭ মিমি²।
(A) বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের সংকোচনমূলক পীড়ন-বিকৃতি আচরণ। (B) সূচকীয় ফিটিং। (C) বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের হাইড্রোজেল ফোমের সংকোচন E0। (D) বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের চূড়ান্ত সংকোচনমূলক পীড়ন এবং বিকৃতি।
চিত্র ৩ (D, E, F) থেকে দেখা যায় যে, ছিদ্রের আকারের বন্টন তুলনামূলকভাবে সুষম, যার পরিসর কয়েক দশ মাইক্রোমিটার থেকে প্রায় ৫০০ মাইক্রোমিটার পর্যন্ত। ছিদ্রের আকার মূলত সুষম এবং বায়ুর পরিমাণ কমার সাথে সাথে এটি সামান্য হ্রাস পায়। পরীক্ষার তথ্য অনুযায়ী, ৫০ মিলি নমুনার গড় ছিদ্রের আকার হলো ১৯২.১৬ μm, মধ্যক হলো ১৮৪.৫১ μm এবং প্রতি একক ক্ষেত্রফলে ছিদ্রের সংখ্যা ১০৩; ১০০ মিলি নমুনার গড় ছিদ্রের আকার হলো ১৫৬.৬২ μm, মধ্যক হলো ১৫১.০৭ μm এবং প্রতি একক ক্ষেত্রফলে ছিদ্রের সংখ্যা ১০৯; ১১০ মিলি নমুনার ক্ষেত্রে এই সংশ্লিষ্ট মানগুলো হলো যথাক্রমে ১৬৩.০৭ μm, ১৫০.২৯ μm এবং ১১৫। প্রাপ্ত তথ্য থেকে দেখা যায় যে, গড় ছিদ্রের আকারের পরিসংখ্যানগত ফলাফলের উপর বড় ছিদ্রগুলোর প্রভাব বেশি, এবং মধ্যক ছিদ্রের আকার ছিদ্রের আকারের পরিবর্তনের প্রবণতাকে আরও ভালোভাবে প্রতিফলিত করতে পারে। নমুনার আয়তন ৫০ মিলি থেকে ১১০ মিলিতে বৃদ্ধি পেলে ছিদ্রের সংখ্যাও বৃদ্ধি পায়। মধ্যক ছিদ্রের ব্যাস এবং ছিদ্রের সংখ্যার পরিসংখ্যানগত ফলাফল একত্রিত করে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, আয়তন বৃদ্ধির সাথে সাথে নমুনার অভ্যন্তরে আরও বেশি ও ছোট আকারের ছিদ্র তৈরি হয়।
যান্ত্রিক পরীক্ষার উপাত্ত চিত্র ৪ক এবং ৪ঘ-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র ৪ক-তে বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতে প্রস্তুতকৃত হাইড্রোজেল ফোমগুলোর সংকোচনমূলক পীড়ন-বিকৃতি আচরণ দেখানো হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, সমস্ত নমুনার পীড়ন-বিকৃতি আচরণ একই রকম অরৈখিক। প্রতিটি নমুনার ক্ষেত্রে, বিকৃতি বৃদ্ধির সাথে সাথে পীড়ন দ্রুততর হারে বৃদ্ধি পায়। হাইড্রোজেল ফোমের সংকোচনমূলক পীড়ন-বিকৃতি আচরণের সাথে একটি সূচকীয় বক্ররেখা ফিট করা হয়েছে। চিত্র ৪খ-তে হাইড্রোজেল ফোমের উপর একটি আনুমানিক মডেল হিসেবে সূচকীয় ফাংশনটি প্রয়োগ করার পরের ফলাফল দেখানো হয়েছে।
বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের হাইড্রোজেল ফোমগুলির সংকোচনশীল মডুলাস (E0) নিয়েও গবেষণা করা হয়েছিল। হাইড্রোজেলগুলির বিশ্লেষণের মতোই, ২০% প্রাথমিক স্ট্রেইনের পরিসরে সংকোচনশীল ইয়ং মডুলাস পরীক্ষা করা হয়েছিল। সংকোচন পরীক্ষার ফলাফল চিত্র ৪সি-তে দেখানো হয়েছে। চিত্র ৪সি-এর ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, নমুনা ৫০ থেকে নমুনা ১১০ পর্যন্ত বায়ু আয়তন অনুপাত কমার সাথে সাথে অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের সংকোচনশীল ইয়ং মডুলাস E0 ১০.৮৬ kPa থেকে বেড়ে ১৮ kPa হয়।
একইভাবে, হাইড্রোজেল ফোমগুলির সম্পূর্ণ পীড়ন-বিকৃতি রেখাচিত্র, সেইসাথে চূড়ান্ত সংকোচনশীল পীড়ন এবং বিকৃতির মানগুলিও নির্ণয় করা হয়েছিল। চিত্র ৪ডি-তে অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমগুলির চূড়ান্ত সংকোচনশীল পীড়ন এবং বিকৃতি দেখানো হয়েছে। প্রতিটি ডেটা পয়েন্ট হলো তিনটি পরীক্ষার ফলাফলের গড়। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, গ্যাসের পরিমাণ কমার সাথে সাথে চূড়ান্ত সংকোচনশীল পীড়ন ৯.৮৪ kPa থেকে বেড়ে ১৭.৫৮ kPa হয়। চূড়ান্ত বিকৃতি প্রায় ৩৮%-এ স্থিতিশীল থাকে।
চিত্র ২ (এ, বি, এবং সি)-তে যথাক্রমে নমুনা ৫০, ১০০, এবং ১১০-এর জন্য বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের হাইড্রোজেল ফোমের সিটি (CT) চিত্র দেখানো হয়েছে। চিত্রগুলো থেকে দেখা যায় যে, গঠিত হাইড্রোজেল ফোমটি প্রায় সমসত্ত্ব। নমুনা ১০০ এবং ১১০-এ অল্প সংখ্যক ফাঁক লক্ষ্য করা গেছে। জেল তৈরির প্রক্রিয়ার সময় হাইড্রোজেলের অভ্যন্তরে সৃষ্ট অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে এই ফাঁকগুলো তৈরি হতে পারে। আমরা প্রতিটি নমুনার ৫টি প্রস্থচ্ছেদের জন্য HU মান গণনা করেছি এবং সংশ্লিষ্ট তাত্ত্বিক গণনার ফলাফলসহ সেগুলো সারণি ৫-এ তালিকাভুক্ত করেছি।
সারণি ৫ দেখায় যে, ভিন্ন ভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের নমুনাগুলো ভিন্ন ভিন্ন HU মান পেয়েছে। ৫০ মিলি, ১০০ মিলি এবং ১১০ মিলি গ্রুপগুলোর মধ্যে সর্বোচ্চ p মান ছিল ০.০০৪ < ০.০৫, যা ফলাফলগুলোর পরিসংখ্যানগত তাৎপর্য নির্দেশ করে। পরীক্ষিত তিনটি নমুনার মধ্যে, ৫০ মিলি মিশ্রণযুক্ত নমুনাটির রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য মানব ফুসফুসের বৈশিষ্ট্যের সবচেয়ে কাছাকাছি ছিল। সারণি ৫-এর শেষ কলামটি হলো পরিমাপকৃত ফোম মান \(\:\rho\:\)-এর উপর ভিত্তি করে তাত্ত্বিক গণনার মাধ্যমে প্রাপ্ত ফলাফল। পরিমাপকৃত ডেটার সাথে তাত্ত্বিক ফলাফল তুলনা করে দেখা যায় যে, সিটি স্ক্যানিং দ্বারা প্রাপ্ত HU মানগুলো সাধারণত তাত্ত্বিক ফলাফলের কাছাকাছি, যা ফলস্বরূপ চিত্র ১সি-তে থাকা বায়ু আয়তন অনুপাত গণনার ফলাফলকে নিশ্চিত করে।
এই গবেষণার প্রধান উদ্দেশ্য হলো মানব ফুসফুসের সাথে তুলনীয় যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন একটি উপাদান তৈরি করা। এই উদ্দেশ্যটি অর্জন করা হয়েছে একটি হাইড্রোজেল-ভিত্তিক উপাদান তৈরির মাধ্যমে, যার যান্ত্রিক এবং তেজস্ক্রিয় বৈশিষ্ট্যগুলো মানব ফুসফুসের যতটা সম্ভব কাছাকাছি এবং যা বিশেষভাবে টিস্যু-সমতুল্য। তাত্ত্বিক গণনার নির্দেশনায়, সোডিয়াম অ্যালজিনেট দ্রবণ, CaCO3, GDL এবং SLES 70 যান্ত্রিকভাবে মিশ্রিত করে বিভিন্ন বায়ু আয়তন অনুপাতের হাইড্রোজেল ফোম প্রস্তুত করা হয়েছিল। আকারগত বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে একটি সমজাতীয় ত্রিমাত্রিক স্থিতিশীল হাইড্রোজেল ফোম গঠিত হয়েছে। বায়ু আয়তন অনুপাত পরিবর্তন করে ফোমের ঘনত্ব এবং ছিদ্রতা ইচ্ছামতো পরিবর্তন করা যায়। বায়ু আয়তনের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে ছিদ্রের আকার সামান্য কমে যায় এবং ছিদ্রের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। অ্যালজিনেট হাইড্রোজেল ফোমের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণ করার জন্য সংকোচন পরীক্ষা করা হয়েছিল। ফলাফল থেকে দেখা গেছে যে সংকোচন পরীক্ষা থেকে প্রাপ্ত সংকোচনশীল মডুলাস (E0) মানব ফুসফুসের জন্য আদর্শ সীমার মধ্যে রয়েছে। বায়ু আয়তন অনুপাত কমার সাথে সাথে E0 বৃদ্ধি পায়। প্রস্তুতকৃত নমুনাগুলোর রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য (HU)-এর মান নমুনাগুলোর সিটি ডেটার উপর ভিত্তি করে নির্ণয় করা হয় এবং তাত্ত্বিক গণনার ফলাফলের সাথে তুলনা করা হয়। ফলাফল অনুকূল ছিল। পরিমাপকৃত মানটি মানব ফুসফুসের HU মানেরও কাছাকাছি। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, যান্ত্রিক ও রেডিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্যের এমন এক আদর্শ সমন্বয়ে টিস্যু-অনুকরণকারী হাইড্রোজেল ফোম তৈরি করা সম্ভব, যা মানব ফুসফুসের বৈশিষ্ট্যগুলোর অনুকরণ করে।
আশাব্যঞ্জক ফলাফল সত্ত্বেও, বৈশ্বিক এবং স্থানীয় উভয় পর্যায়ে তাত্ত্বিক গণনা এবং বাস্তব মানব ফুসফুসের পূর্বাভাসের সাথে সামঞ্জস্য রেখে বায়ু আয়তন অনুপাত এবং ছিদ্রতা আরও ভালোভাবে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য বর্তমান নির্মাণ পদ্ধতিগুলোর উন্নতি করা প্রয়োজন। বর্তমান গবেষণাটি শুধুমাত্র সংকোচন বলবিদ্যা পরীক্ষার মধ্যেই সীমাবদ্ধ, যা ফ্যান্টমটির সম্ভাব্য প্রয়োগকে শ্বাসচক্রের সংকোচন পর্যায়ে সীমিত করে দেয়। গতিশীল ভার প্রয়োগের অধীনে সম্ভাব্য প্রয়োগগুলো মূল্যায়ন করার জন্য, ভবিষ্যৎ গবেষণায় প্রসার্য পরীক্ষার পাশাপাশি উপাদানটির সামগ্রিক যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা তদন্ত করা হলে তা ফলপ্রসূ হবে। এই সীমাবদ্ধতাগুলো থাকা সত্ত্বেও, এই গবেষণাটিই মানব ফুসফুসের অনুকরণে একটি একক উপাদানে তেজস্ক্রিয় এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলোকে একত্রিত করার প্রথম সফল প্রচেষ্টা হিসেবে চিহ্নিত।
বর্তমান গবেষণাকালে উৎপাদিত এবং/অথবা বিশ্লেষিত ডেটাসেটসমূহ যুক্তিসঙ্গত অনুরোধের ভিত্তিতে সংশ্লিষ্ট লেখকের কাছ থেকে পাওয়া যাবে। পরীক্ষা এবং ডেটাসেট উভয়ই পুনরুৎপাদনযোগ্য।
সং, জি., প্রমুখ। ক্যান্সার রেডিয়েশন থেরাপির জন্য অভিনব ন্যানোপ্রযুক্তি এবং উন্নত উপকরণ। অ্যাডভ. মেটের. ২৯, ১৭০০৯৯৬। https://doi.org/10.1002/adma.201700996 (২০১৭)।
কিল, পিজে, প্রমুখ। রেডিয়েশন অনকোলজিতে শ্বাস-প্রশ্বাসের গতি ব্যবস্থাপনার উপর এএপিএম ৭৬এ টাস্ক ফোর্সের প্রতিবেদন। মেড. ফিজ. ৩৩, ৩৮৭৪–৩৯০০। https://doi.org/10.1118/1.2349696 (২০০৬)।
আল-মায়া, এ., মোসলি, জে., এবং ব্রক, কে.কে. মানব ফুসফুসে ইন্টারফেস এবং উপাদানগত অরৈখিকতার মডেলিং। পদার্থবিদ্যা, চিকিৎসা ও জীববিজ্ঞান ৫৩, ৩০৫–৩১৭। https://doi.org/10.1088/0031-9155/53/1/022 (২০০৮)।
ওয়াং, এক্স., প্রমুখ। ৩ডি বায়োপ্রিন্টিং দ্বারা সৃষ্ট টিউমার-সদৃশ ফুসফুস ক্যান্সার মডেল। ৩. বায়োটেকনোলজি। ৮ https://doi.org/10.1007/s13205-018-1519-1 (২০১৮)।
লি, এম., প্রমুখ। ফুসফুসের বিকৃতির মডেলিং: বিকৃতিযোগ্য চিত্র নিবন্ধন কৌশল এবং স্থানিকভাবে পরিবর্তনশীল ইয়ং-এর মডুলাস অনুমানের সমন্বয়ে একটি পদ্ধতি। মেড. ফিজ. ৪০, ০৮১৯০২। https://doi.org/10.1118/1.4812419 (২০১৩)।
গুইমারেস, সিএফ প্রমুখ। জীবন্ত টিস্যুর দৃঢ়তা এবং টিস্যু প্রকৌশলে এর প্রভাব। নেচার রিভিউস ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড এনভায়রনমেন্ট ৫, ৩৫১–৩৭০ (২০২০)।