वैज्ञानिक सफलताये 2024: विभिन्न विषयों और उद्योगों में, वैज्ञानिक खोजें हर दिन होती रहती हैं, तो आप एक संपन्न परिदृश्य में उभरते रुझानों से कैसे आगे रह सकते हैं? CAS में, हमारे पास हाल की वैज्ञानिक सफलताओं, उनके आधार पर की गई ऐतिहासिक खोजों और आगे के अवसरों को नेविगेट करने की विशेषज्ञता का एक अनूठा दृष्टिकोण है। 2023 में, हमने शीर्ष वैज्ञानिक सफलताओं की पहचान की , और 2024 में और भी बहुत कुछ पेश किया जाएगा। देखने के लिए नए रुझानों में ग्रीन केमिस्ट्री का त्वरित विस्तार, ऊर्जा का डीकार्बोनाइज़िंग, CRISPR की नैदानिक मान्यता, बायोमटेरियल का उदय और कैंसर से लेकर न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों तक के इलाज में नई प्रगति शामिल है। लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लैब , ओक रिज नेशनल लैब , द ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी और CAS के विशेषज्ञ इन विषयों पर क्या कह रहे हैं, यह सुनने के लिए, रिकॉर्ड किए गए वेबिनार को देखें जिसने 2024 में देखने के लिए शीर्ष रुझानों का खुलासा किया।
हरित क्रांति रसायन
हरित रसायन विज्ञान एक तेजी से विकसित हो रहा क्षेत्र है जो रासायनिक प्रक्रियाओं के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए लगातार नए-नए तरीके खोज रहा है। यहाँ कुछ उभरते रुझान दिए गए हैं जो महत्वपूर्ण सफलताएँ प्राप्त कर रहे हैं:
हरित रसायन विज्ञान की भविष्यवाणियों/परिणामों में सुधार : हरित रसायन विज्ञान में सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक नए रसायनों और प्रक्रियाओं के पर्यावरणीय प्रभाव की भविष्यवाणी करना है। शोधकर्ता नए कम्प्यूटेशनल उपकरण और मॉडल विकसित कर रहे हैं जो इन प्रभावों की अधिक सटीकता से भविष्यवाणी करने में मदद कर सकते हैं। इससे रसायनज्ञों को सुरक्षित और अधिक पर्यावरण के अनुकूल रसायन डिजाइन करने में मदद मिलेगी।
प्लास्टिक को कम करना: हर साल 350 मिलियन टन से ज़्यादा प्लास्टिक कचरा पैदा होता है। निर्माताओं, आपूर्तिकर्ताओं और खुदरा विक्रेताओं के क्षेत्र में, एकल-उपयोग वाले प्लास्टिक और माइक्रोप्लास्टिक के उपयोग को कम करना महत्वपूर्ण है। MiTerro जैसे नवोन्मेषकों द्वारा अपनाए जाने वाले नए मूल्य-संचालित दृष्टिकोण, जो पर्यावरण के अनुकूल और सस्ते प्लास्टिक प्रतिस्थापन के लिए औद्योगिक उप-उत्पादों और बायोमास कचरे का पुनः उपयोग करते हैं, जल्द ही उद्योग की अपेक्षाएँ बन जाएँगे । पूरी आपूर्ति श्रृंखला में लागत और प्लास्टिक के पदचिह्नों को कम करना महत्वपूर्ण होगा।
चाँद तक और उसके आगे भी
वैश्विक आर्टेमिस कार्यक्रम नासा के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष अन्वेषण कार्यक्रम है, जिसका लक्ष्य चंद्रमा पर एक स्थायी मानव उपस्थिति स्थापित करने के दीर्घकालिक लक्ष्य के हिस्से के रूप में 2025 तक चंद्रमा पर पहली महिला और पहले रंगीन व्यक्ति को उतारना है। इसके अतिरिक्त, नासा मिशन यूरोपा क्लिपर, जिसे 2024 में लॉन्च किया जाना है, बृहस्पति की परिक्रमा करेगा और बृहस्पति के चंद्रमाओं में से एक यूरोपा के पास से उड़ान भरेगा , ताकि पानी की उपस्थिति और उसके रहने की क्षमता का अध्ययन किया जा सके। चीन का मिशन, चांग’ए 6 , आगे के अध्ययन के लिए चंद्रमा से नमूने वापस पृथ्वी पर लाने की योजना बना रहा है। जापान के JAXA का मार्टियन मून्स एक्सप्लोरेशन (MMX) मिशन मंगल के चंद्रमाओं में से एक फोबोस से नमूने वापस लाने की योजना बना रहा है
यद्यपि, आर्टेमिस का अनुसंधान एवं विकास प्रभाव सिर्फ एयरोस्पेस इंजीनियरिंग तक ही सीमित नहीं है:
रोबोटिक्स: रोबोट आर्टेमिस कार्यक्रम में महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे, कई कार्य करेंगे, जैसे कि नमूने एकत्र करना, बुनियादी ढांचे का निर्माण करना और वैज्ञानिक अनुसंधान करना। यह स्वायत्त प्रणालियों और निपुण मैनिपुलेटर्स सहित नई रोबोटिक तकनीकों के विकास को बढ़ावा देगा।
अंतरिक्ष चिकित्सा: आर्टेमिस कार्यक्रम के तहत अंतरिक्ष यात्रियों को अंतरिक्ष यात्रा के खतरों, जैसे विकिरण जोखिम और सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण से बचाने के लिए नई तकनीकों के विकास की आवश्यकता होगी। इसमें चिकित्सा निदान, उपचार और प्रतिवाद में वैज्ञानिक खोजें शामिल होंगी।
पृथ्वी विज्ञान: आर्टेमिस कार्यक्रम चंद्रमा और उसके पर्यावरण का अध्ययन करने का एक अनूठा अवसर प्रदान करेगा। इससे पृथ्वी के इतिहास, भूविज्ञान और जलवायु के बारे में नई जानकारी मिलेगी।
पदार्थ विज्ञान: चरम अंतरिक्ष वातावरण के लिए ऐसी नई सामग्रियों की आवश्यकता होगी जो हल्की, टिकाऊ और विकिरण प्रतिरोधी हों। इसका एयरोस्पेस, निर्माण और ऊर्जा सहित कई उद्योगों में उपयोग किया जाएगा।
सूचना प्रौद्योगिकी: आर्टेमिस कार्यक्रम भारी मात्रा में डेटा उत्पन्न करेगा, जिसे वास्तविक समय में संसाधित, विश्लेषण और साझा करने की आवश्यकता होगी। यह क्लाउड कंप्यूटिंग, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस और मशीन लर्निंग जैसी नई आईटी तकनीकों के विकास को बढ़ावा देगा।
अनुसंधान एवं विकास में एआई का उत्थान
कई वैज्ञानिक डीपमाइंड के प्रोटीन संरचना पूर्वानुमान सॉफ्टवेयर अल्फाफोल्ड पर नज़र रख रहे हैं , जिसने प्रोटीन को समझने के तरीके में क्रांतिकारी बदलाव किया है। डीपमाइंड और आइसोमॉर्फिक लैब्स ने हाल ही में घोषणा की है कि कैसे उनका नवीनतम मॉडल बेहतर सटीकता दिखाता है, प्रोटीन डेटा बैंक में लगभग सभी अणुओं के लिए पूर्वानुमान उत्पन्न कर सकता है, और लिगैंड्स, न्यूक्लिक एसिड और पोस्टट्रांसलेशनल संशोधनों तक कवरेज का विस्तार कर सकता है । एआई द्वारा संचालित चिकित्सीय एंटीबॉडी खोज भी लोकप्रियता प्राप्त कर रही है, और रूब्रिक थेरेप्यूटिक्स एंटीबॉडी डिस्कवरी इंजन जैसे प्लेटफ़ॉर्म इस क्षेत्र में अनुसंधान को आगे बढ़ाने में मदद करेंगे।
हालाँकि कई लोग एआई विकास को उत्साह से देखते हैं, लेकिन सटीक और सुलभ प्रशिक्षण डेटा , निष्पक्षता और पूर्वाग्रह , विनियामक निरीक्षण की कमी , शिक्षाविदों पर प्रभाव , विद्वानों के शोध और प्रकाशन , बड़े भाषा मॉडल में मतिभ्रम और यहां तक कि सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए इन्फोडेमिक खतरों पर भी चिंताएँ चर्चा में हैं। हालाँकि, एआई के साथ निरंतर सुधार अपरिहार्य है, इसलिए 2024 में कई नए विकास और नवाचार देखने की उम्मीद करें|
जैव पदार्थो का उदय
बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए नई सामग्री 2024 में कई स्वास्थ्य सेवा क्षेत्रों में क्रांति ला सकती है। इसका एक उदाहरण बायोइलेक्ट्रॉनिक सामग्री है, जो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और मानव शरीर के बीच इंटरफेस बनाती है, जैसे कि न्यूरालिंक द्वारा विकसित किया जा रहा मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस सिस्टम। यह प्रणाली, जो सीधे मस्तिष्क में प्रत्यारोपित बायोकम्पैटिबल इलेक्ट्रोड के नेटवर्क का उपयोग करती है, को 2023 में मानव परीक्षण शुरू करने के लिए FDA की मंज़ूरी दी गई थी।
बायोइलेक्ट्रॉनिक सामग्री: अक्सर संकर या मिश्रित होती हैं, जिनमें नैनोस्केल सामग्री, अत्यधिक इंजीनियर्ड कंडक्टिव पॉलिमर और बायोरिसोर्बेबल पदार्थ शामिल होते हैं। हाल ही में विकसित उपकरणों को प्रत्यारोपित किया जा सकता है, अस्थायी रूप से उपयोग किया जा सकता है, और फिर बिना हटाए शरीर द्वारा सुरक्षित रूप से पुनः अवशोषित किया जा सकता है। यह जिंक और बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर, पॉली (लैक्टिक एसिड) से बने एक पूरी तरह से बायोरिसोर्बेबल, संयुक्त सेंसर-वायरलेस पावर रिसीवर द्वारा प्रदर्शित किया गया है।
प्राकृतिक जैवसामग्री: जो जैवसंगत और प्राकृतिक रूप से प्राप्त होती हैं (जैसे कि चिटोसन, सेल्यूलोज नैनोमटेरियल और रेशम) का उपयोग 2023 में उन्नत बहुक्रियाशील जैवसामग्री बनाने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, उन्होंने पार्किंसंस रोग के इलाज के लिए एक इंजेक्टेबल हाइड्रोजेल ब्रेन इम्प्लांट डिजाइन किया , जो कि चिटोसन, टैनिक एसिड और सोने के नैनोकणों के बीच बनने वाले प्रतिवर्ती क्रॉसलिंक पर आधारित है।
बायोइंक : अंगों की 3डी प्रिंटिंग और प्रत्यारोपण विकास के लिए उपयोग किए जाते हैं जो रोगी देखभाल में क्रांतिकारी बदलाव ला सकते हैं। वर्तमान में,हृदय संबंधी विकारों के लिए 3डी-प्रिंटेड हृदय मॉडल और दवाओं की प्रभावकारिता का परीक्षण करने के लिए 3डी-प्रिंटेड फेफड़े के मॉडल जैसे अंग वास्तुकला का अध्ययन करने के लिए मॉडल का उपयोग किया जाता है। विशेष बायोइंक 3डी-प्रिंटेड अंगों, संरचनाओं और परिणामों की गुणवत्ता, प्रभावकारिता और बहुमुखी प्रतिभा को बढ़ाते हैं। अंत में, प्रिस्टिन सिल्क -आधारित बायोइंक के वॉल्यूमेट्रिक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (VAM) जैसे नए दृष्टिकोण3डी प्रिंटिंग के लिए नवाचार की नई सीमाओं को खोल रहे हैं।
न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग
न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य चिंता है, जो दुनिया भर में मृत्यु और विकलांगता का एक प्रमुख कारण है। हालाँकि वर्तमान में किसी भी न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारी का कोई इलाज नहीं है, लेकिन इन मार्गों की नई वैज्ञानिक खोज और समझ रोगी के परिणामों में मदद करने की कुंजी हो सकती है।
अल्जाइमर रोग: दो इम्यूनोथेरेप्यूटिक्स को प्रारंभिक अल्जाइमर रोग से पीड़ित व्यक्तियों में संज्ञानात्मक और कार्यात्मक गिरावट को कम करने के लिए FDA की स्वीकृति मिली है। एडुकैनमैब (एडुहेल्म®) को 2021 में त्वरित स्वीकृति मिली और यह 2003 के बाद से अल्जाइमर के लिए स्वीकृत पहला नया उपचार है और रोग पैथोफिज़ियोलॉजी को लक्षित करने वाली पहली थेरेपी है, जो प्रारंभिक अल्जाइमर रोग रोगियों के मस्तिष्क में बीटा-एमिलॉयड प्लेक को कम करती है। लेकनेमैब (लेकम्बी®) को 2023 में पारंपरिक स्वीकृति मिली और यह अल्जाइमर रोग पैथोफिज़ियोलॉजी को लक्षित करने वाली पहली दवा है , जो नैदानिक लाभ दिखाती है, रोग की प्रगति की दर को कम करती है और रोग के शुरुआती चरणों वाले वयस्कों में संज्ञानात्मक और कार्यात्मक गिरावट को धीमा करती है।
पार्किंसंस रोग: फार्मास्यूटिकल्स और डीप ब्रेन स्टिमुलेशन के अलावा पार्किंसंस रोग के लक्षणों के उपचार के लिए नए उपचार के तरीकों पर शोध किया जा रहा है और FDA द्वारा उन्हें मंजूरी दी गई है। गैर-आक्रामक चिकित्सा उपकरण, एक्साब्लेट न्यूरो (2021 में FDA द्वारा अनुमोदित), कंपन, अंग कठोरता और डिस्केनेसिया जैसे गंभीर लक्षणों से राहत प्रदान करने के लिए मस्तिष्क के एक तरफ केंद्रित अल्ट्रासाउंड का उपयोग करता है। 2023 में बायोमार्कर अल्फा-सिन्यूक्लिन की मान्यता के साथ पार्किंसंस रोग अनुसंधान के लिए बड़ी खबर आई। शोधकर्ताओं ने α-सिन्यूक्लिन सीडिंग एम्पलीफिकेशन परख नामक एक उपकरण विकसित किया है जो पार्किंसंस रोग से पीड़ित लोगों और ऐसे व्यक्तियों के स्पाइनल फ्लूइड में बायोमार्कर का पता लगाता है जिनमें नैदानिक लक्षण नहीं दिखाई दिए|
कैंसर का अंत
पिछले कुछ वर्षों में इम्यूनो-ऑन्कोलॉजी क्षेत्र में जबरदस्त वृद्धि देखी गई है। साइटोकिन्स, टीके, ट्यूमर-निर्देशित मोनोक्लोनल एंटीबॉडी और इम्यून चेकपॉइंट ब्लॉकर्स जैसे स्वीकृत उत्पाद बाजार के आकार में लगातार बढ़ रहे हैं। TAC01-HER2 जैसी नवीन चिकित्साएँ वर्तमान में नैदानिक परीक्षणों से गुज़र रही हैं। यह अनूठी चिकित्सा ऑटोलॉगस टी कोशिकाओं का उपयोग करती है, जिन्हें आनुवंशिक रूप से टी सेल एंटीजन कपलर (TAC) रिसेप्टर्स को शामिल करने के लिए इंजीनियर किया गया है जो ट्यूमर कोशिकाओं पर मानव एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर रिसेप्टर 2 (HER2) की उपस्थिति को पहचान कर उन्हें हटा देते हैं। यह मेटास्टेटिक, HER2-पॉजिटिव सॉलिड ट्यूमर के लिए एक आशाजनक चिकित्सा हो सकती है।
एक और आशाजनक रणनीति का लक्ष्य ठोस ट्यूमर के खिलाफ़ CAR-T कोशिकाओं का उपयोग एक वैक्सीन के साथ करना है जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को बढ़ाता है। प्रतिरक्षा बढ़ाने से शरीर को अधिक होस्ट टी कोशिकाएँ बनाने में मदद मिलती है जो अन्य ट्यूमर एंटीजन को लक्षित कर सकती हैं जिन्हें CAR-T कोशिकाएँ नहीं मार सकती हैं।
एक और उल्लेखनीय प्रवृत्ति बेहतर और प्रभावी व्यक्तिगत उपचारों का विकास है। उदाहरण के लिए, हाल ही में विकसित व्यक्तिगत आरएनए नियोएंटीजन वैक्सीन, जो यूरिडीन mRNA-लिपोप्लेक्स नैनोकणों पर आधारित है, अग्नाशयी वाहिनी एडेनोकार्सिनोमा (PDAC) के खिलाफ प्रभावी पाई गई। इम्यूनो-ऑन्कोलॉजी में प्रमुख चुनौतियाँ थेरेपी प्रतिरोध, पूर्वानुमानित बायोमार्कर की कमी और ट्यूमर हेटेरोजेनेसिटी हैं। परिणामस्वरूप, नई उपचार रणनीतियों को तैयार करना भविष्य के शोध का केंद्र हो सकता है।
उर्जा का कार्बन-मुक्तिकरण
जीवाश्म ईंधन आधारित ऊर्जा स्रोतों को ऐसे स्रोतों से प्रतिस्थापित करके ऊर्जा उत्पादन को कार्बन मुक्त करने के लिए कई अच्छी तरह से वित्त पोषित प्रयास चल रहे हैं जो 2024 तक कोई (या बहुत कम) CO2 उत्पन्न नहीं करते हैं।
इन प्रयासों में से एक है मौजूदा पावर ग्रिड में बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण उपकरणों को शामिल करना । ये अक्षय स्रोतों के उपयोग को सक्षम करने का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं क्योंकि वे अक्षय स्रोतों के पूरक के लिए बिजली की अतिरिक्त आपूर्ति और मांग प्रदान करते हैं। कई प्रकार के ग्रिड-स्केल स्टोरेज जो ऊर्जा की मात्रा में भिन्न होते हैं जिन्हें वे स्टोर कर सकते हैं और वे इसे कितनी जल्दी ग्रिड में डिस्चार्ज कर सकते हैं, विकास के अधीन हैं। कुछ भौतिक हैं (फ्लाईव्हील, पंप्ड हाइड्रो, और संपीड़ित हवा) और कुछ रासायनिक हैं (पारंपरिक बैटरी, फ्लो बैटरी , सुपरकैपेसिटर और हाइड्रोजन ), बाद की श्रेणी में समाधान 2024 में सक्रिय रसायन विज्ञान और सामग्री विकास अनुसंधान का विषय बने रहेंगे। अमेरिकी सरकार मुद्रास्फीति में कमी अधिनियम के हिस्से के रूप में कर क्रेडिट के माध्यम से और क्षेत्रीय हाइड्रोजन हब स्थापित करने के लिए $ 7 बिलियन के कार्यक्रम के माध्यम से इस क्षेत्र में विकास को प्रोत्साहित कर रही है ।
इस बीच, 2024 में परमाणु ऊर्जा एक सक्रिय अनुसंधान एवं विकास क्षेत्र बनी रहेगी। परमाणु विखंडन में, कई कंपनियाँ हाइड्रोजन सहित बिजली उत्पादन और रासायनिक निर्माण में उपयोग के लिए छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर (SMR) विकसित कर रही हैं। परमाणु संलयन रिएक्टरों के विकास में भौतिकी और पदार्थ विज्ञान में मौलिक शोध शामिल है। एक बड़ी चुनौती ऐसी सामग्री ढूँढना है जिसका उपयोग संलयन प्लाज्मा का सामना करने वाले रिएक्टर की दीवार के लिए किया जा सके; अब तक, उम्मीदवार सामग्रियों में उच्च-एंट्रॉपी मिश्र धातु और यहाँ तक कि पिघली हुई धातुएँ भी शामिल हैं