ওসম্ভব কে সম্ভব করে বিজ্ঞানীরা বানিয়ে ফেললেন বোমা শনাক্তকারী গাছ (Plant that detects bomb)

Nanobionic spinach plants: বর্তমান যুগ হচ্ছে প্রযুক্তির যুগ এটা আমরা সবাই জানি। কিন্তু মাঝে মাঝে প্রযুক্তি এমন কিছু অভূতপূর্ব বিষয়গুলো উদ্ভাবন করে, যা মানুষ কখনো চিন্তাই করেনি। কিছু বিজ্ঞানপ্রিয়, গবেষণাপ্রিয় রাতজাগা মানুষের নিরলস শ্রমের বদৌলতে আমরা নিত্য নতুন প্রযুক্তির ব্যবহার দেখতে পাচ্ছি। এসব প্রযুক্তি আমাদের জীবনকে করেছে সহজ এবং স্বাচ্ছন্দ্যময়।

আজকে আমরা তেমনই নতুন কোন একটা উদ্ভাবন নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করবো।

ছোটবেলা থেকেই আমরা টিভিতে দেখে এসেছি উন্নতজাতের প্রশিক্ষণপ্রাপ্ত কুকুর, নানান ধরণের ইলেকট্রনিক ডিভাইস, রাসায়নিক দ্রব্য ব্যবহার করে বোমা শনাক্তকরণ কিংবা বোমার উপস্থিতি সম্পর্কে সজাগ থাকা যেত। কিন্তু সময় এখন বদলেছে। বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি আমাদের দুহাত ঢেলে সব দিচ্ছে। ফলাফলে বিজ্ঞানীরা এবার বোমা শনাক্তকরণে গাছ ব্যবহার করবেন! হ্যাঁ, ভুল শুনেন নি। আমি গাছের কথাই বলছি।

কি অবাক হচ্ছেন? এই লেখাতে আমরা এই অসাধারণ গাছের বোমা শনাক্তকারী হয়ে যাবার অনিন্দ্য সুন্দর গল্প নিয়ে কথা বলবো।

Spinach এখন শুধুমাত্র  একটি সুপারফুডই না,  কার্বন ন্যানোটিউবের  সাথে এম্বেড করা Spinach উদ্ভিদের পাতাকে  এমআইটি (MIT) ইঞ্জিনিয়াররা সেন্সরে রূপান্তরিত করেছেন যা বিস্ফোরক সনাক্ত করতে পারে এবং তারবিহীন কোন মাধ্যম, যেমন  স্মার্টফোনের মতো  হাতে বহনযোগ্য  ডিভাইসে তথ্য ছড়িয়ে দিতে পারে।উদ্ভিদের মধ্যে ইলেকট্রনিক ইঞ্জিনিয়ারিং সিস্টেম প্রয়োগের জন্য গবেষকরা যে কাজ করে যাচ্ছেন,এটি তার মধ্যে প্রথমদিকেকার একটি উদাহরণ।

এই ক্ষেত্রে, nitroaromatics হিসাবে পরিচিত উদ্ভিদটিকে রাসায়নিক যৌগিক সনাক্ত করতে ডিজাইন করা হয়েছিল, যা প্রায়ই ল্যান্ডমাইন এবং অন্যান্য বিস্ফোরক হিসেবে ব্যবহৃত হয়। 

যখন উদ্ভিদ এই রাসায়নিকগুলির মধ্যে একটির উপস্থিতি সনাক্ত করে, তখন  উদ্ভিদের মধ্যে থাকা কার্বন ন্যানোটিউবস একটি ফ্লোরসেন্ট সংকেত নির্গত করে যা একটি ইনফ্রারেড ক্যামেরার মাধ্যমে রিড করা যায়।একটি স্মার্টফোন কিংবা  ছোট পরিসরের কম্পিউটারের সাথে ক্যামেরা সংযুক্ত করলে ব্যবহারকারীকে ইমেল পাঠাবে যাতে করে ইমেল পাবার সাথে সাথেই প্রয়োজনীয় ব্যবস্থা নেয়া যায়।

এখন সহজেই মনে প্রশ্ন আসতে পারে, এই Spinach গাছটি আবার কেমন গাছ, কি আছে এই গাছে!

Spinach হচ্ছে Cnidoscolus গণের (genus) পাতাজাতীয় একটি সবুজ সবজি, যার ৪০ টি প্রজাতি রয়েছে। এর বৈজ্ঞানিক নাম Cnidoscolus aconitifolius. এটি Euphorbiaceae ফ্যামিলির সদস্য এবং এর পাতা ও লতা বেশ পুষ্টিকর খাবার। সাধারণত আমেরিকা এবং ম্যাক্সিকোর পারিবারিক বাগানগুলোতে Spinach প্রচুর পরিমাণে চাষ করা হয়। Spinach  বেশ বড় ধরণের পাতা যুক্ত গাছ। এটি প্রায় ৬-৮ গিট লম্বায় এবং পাতাগুলো সাধারণত ৬-৮ ইঞ্চি দীর্ঘ হয়ে থাকে।

পেছনের গল্প (Nanobionic spinach plants)

বিজ্ঞানীরা ল্যান্ডমাইন এবং অন্যান্য বিস্ফোরকগুলি শনাক্ত করতে বহুদিন ধরে কাজ করছিলেন। এমআইটির গবেষকরা গবেষণা করে দেখেছেন যে Spinach উদ্ভিদের পাতা মাটিতে থাকা বিস্ফোরক পদার্থ শনাক্ত করতে পারে এবং এই সংকেত স্মার্টফোনের মাধ্যম প্রেরণ ও করতে পারে। এমআইটির Chemical Engineer(রাসায়নিক প্রকৌশলী) মাইকেল স্ট্রানো (Michael Strano) এই গবেষণার নেতৃত্ব দেন। তিনি এই প্রযুক্তিটিকে অ্যান্টিবডিগুলির সাথে তুলনা করেন। আমাদের ইমিউন সিস্টেমের জন্য হুমকিস্বরুপ ব্যাকটেরিয়া এবং ভাইরাস সনাক্ত করতে যেভাবে অ্যান্টিবডি প্রোটিন ব্যবহার ব্যবহার করে, ব্যাপারটি অনেকটা সেরকম।

গবেষক দল অ্যান্টিবডি হিসাবে কাজ করার জন্য প্রকৃতি থেকে অণু সংগ্রহ করেছেন। অণুগুলো মৌমাছির বিষ (মৌমাছি হুল ফুটালে মেলিটনিন নামক এক ধরণের পেপটাইড নির্গত হয়। যাকে মৌমাছির বিষ বলা হয়) থেকে আসে এবং কাকতালীয়ভাবে তারা nitroaromatics নামক অণুগুলিকে সুন্দরভাবে আবদ্ধ করে। আর এধরনের অণুগুলোকে বোম্বোলিটিন্স(bombolitins) বলা হয়।। যাকে রসায়নের ভাষায় বলা হয় 2,4,6-trinitrotoluene বা টিএনটি।

গবেষকরা প্লাস্টিকের ন্যানোপার্টিকেলগুলিকে এমনভাবে বম্বোলিটিনসে যুক্ত করেছেন যে তাদের বাহ্যিক গঠনটা অনেকটা  দীপ্তিমান ক্ষুদ্র সূর্যের ( স্বল্প পরিসরে দীপ্তিমান সূর্যকে কল্পনা করলে যেমন দেখায়) মত দেখায়। ন্যানোপার্টিকেলগুলো  কার্বন ন্যানোটিউবের  উপরে বসতে থাকে যার আকার সমপরিমাণ সংখ্যক চুলের গোছার চেয়ে প্রায় ১০০,০০০ গুণ পাতলা হয়। অর্থাৎ ন্যানোপার্টিকেলে সংখ্যার সমান সংখ্যক চুল নিয়ে গঠিত চুলের গোছার চেয়ে ন্যানোপার্টিকেল ন্যানোটিউবটি ১০০,০০০ গুণ পাতলা।

একটি লেজার ইনফ্রারেড আলো বন্ধ করে কার্বন ননোটিউবের ফ্লোরোসেন্সের উপর আঘাত হানে। কিন্তু যখন বাম্বোলিটিনস একটি নাইট্রোঅ্যারোমেটিক অণু আঁকড়ে ধরে, তখন পুরো প্যাকেজের ইলেকট্রনিক চরিত্রের পরিবর্তনের ফলে ন্যানোটিউবসের দ্বারা নিঃসরিত আলোর পরিমাণ হ্রাস পায়।

বোমা-শনাক্তকরণ হিশেবে Spinich উদ্ভিদকে রূপান্তরিত করতে গবেষক দল বোম্বোলিটিন্স সমৃদ্ধ ন্যানোটিউবসগুলি উদ্ভিদের পাতাতে প্রবেশ করিয়ে দেন। তারা বোম্বোলিটিন্স ছাড়াও কার্বন ন্যানোটিউবস যোগ করেছিলেন, যেন ফোরোসেন্সের অভ্যন্তরীণ পরিবর্তন আছে কি না তা পরীক্ষা করে দেখা যায়।

তারপর তারা একটি বিস্ফোরক nitroaromatic তথা পিক্রিক এসিড উদ্ভিদের মধ্যে প্রবেশ (inject) করিয়ে  দেন। বিজ্ঞানীরা পিক্রিক এসিড ডোজড করার দুটি উপায় পরীক্ষা করেছেন: পাতাগুলিতে সরাসরি পিক্রিক এসিড প্রয়োগ করে অথবা মাটিতে যোগ করে, যেন স্পিনচ উদ্ভিদের শিকড় এটি গ্রহণ করতে পারে।

উভয় ক্ষেত্রেই তারা পিক্রিক এসিডের উপস্থিতিতে বোম্বোলিটিইন্সটলার  ন্যানোটিউবস নিঃসৃত ফ্লোরোসেন্স পরিবর্তন দেখেছেন। এমনকি গবেষকরা  একটি মৌলিক হার্ডওয়্যার ব্যবহার করে  স্মার্টফোনের মাধ্যমে ফ্লোরোসেন্স  পরিবর্তন সনাক্তকরণের  একটি উপায় খুঁজে পায় যা দূর্গম এবং বিস্ফোরক স্থানগুলোতে Strano এর প্রযুক্তির ব্যবহার অনেক অনেক সহজ করে দিয়েছে।

এখন কথা হচ্ছে উদ্ভিদ কিভাবে বম্ব কিংবা বিস্ফোরক সনাক্ত করতে পারে। অথবা উদ্ভিদের ভিতর কি এমন লুকায়িত বৈশিষ্ট্য আছে যার মাধ্যমে উদ্ভিদ নাইট্রোঅ্যারোমেটিক যৌগসমূহের উপস্থিতি সম্পর্কে নিশ্চিত হতে পারে!!

এই কৌশলটি এমন একটি ক্ষমতা যা ব্যবহার করে গাছগুলি কয়েক মিলিয়ন বছর ধরে  বেঁচে আছে। এমআইটির গবেষক দলের প্রধান স্ট্রানো বলেন, “উদ্ভিদ খুব ভাল বিশ্লেষণী রসায়নবিদ”  গাছপালা খাদ্য অনুসন্ধানে বা হুমকির বিরুদ্ধে লড়তে  অক্ষম কিন্তু  গাছপালা তাদের পরিবেশ নিরীক্ষণে এবং নিকটবর্তী সম্পদগুলির শোষণের ক্ষেত্রে খুব ভাল কাজ করে।

তাদের ব্যাপক রুট নেটওয়ার্ক এবং আধুনিক অভ্যন্তরীণ পরিবহন ব্যবস্থার মানে এই যে তারা ক্রমাগত জল বিশ্লেষণ করে আর  অন্য সবকিছুর সেম্পলিংও করতে পারে। এবং  যে মাটির মধ্যে আছে  যে উপাদন ও সংকেত থাকে,  তাদেরকে পাতার মধ্যে পাঠাতে পারে।  একটি উদ্ভিদ একটি ভাল ভূগর্ভস্থ সেন্সরের তুলনায় তুলনামূলক ভালো এবং পরিবেশ উপযোগী মেশিন হিশেবে কাজ করতে পারে।

সমস্যা হচ্ছে যে গাছগুলি মাটিতে যা খুঁজে পায় সে সম্পর্কে মানুষকে বলতে পারেনা। তাই স্ট্রানো এবং তার দল কার্বনের তৈরি ক্ষুদ্র ন্যানোসেন্সর তৈরি করে, যা বিভিন্ন বিপজ্জনক যৌগগুলির প্রতি সংবেদনশীল ( Sensitive)  হতে পারে। তারা নাইট্রিক অক্সাইড শনাক্ত করে এমন সেন্সর তৈরি করেছেন  যা জ্বলন দ্বারা উৎপাদিত দূষণকারী,  সেইসাথে হাইড্রোজেন পারক্সাইড, বিস্ফোরক টিএনটি এবং সরিন গ্যাস (একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন রাসায়নিক যে স্নায়ুকন্ত্রকে ব্যাহত করে এবং একটি রাসায়নিক অস্ত্র হিসাবে ব্যবহার করা হয়) এর উপস্থিতি শনাক্ত করতে পারে।

পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ(Nanobionic spinach plants)

Nanobionic spinach plants: ২০১৪ এর ঘটনা, উদ্ভিদের ন্যানোবায়োনিক গবেষণার প্রথম পর্যায়ে Strano আর Giraldo (Strano’র গবেষণা সঙ্গী এবং এমআইটির প্রফেসর) উদ্ভিদের আলোক সংশ্লেষণের ক্ষমতা বৃদ্ধির জন্য এবং তাদেরকে নাইট্রিক অক্সাইডের সেন্সরে রূপান্তরের জন্য ন্যানোপার্টিকেল ব্যবহার করেছিলেন। Strano’র ল্যাবে  আগে কার্বন ন্যানোটিউবস তৈরি করা হয়েছে যা হাইড্রোজেন পারক্সাইড, বিস্ফোরক টিএনটি, এবং স্নায়ুর গ্যাস স্যারন সহ বিস্তৃত অণু সনাক্ত করতে সেন্সর হিসেবে ব্যবহার করা হতো। যখন নির্দিষ্ট অণু ন্যানোটিউবের চারপাশে আবদ্ধ একটি পলিমারের সাথে আবদ্ধ হয়, এটি টিউব এর প্রতিপ্রভ পরিবর্তন করে থাকে ।

একটি নতুন গবেষণায়, গবেষকরা spinach উদ্ভিদের পাতার মধ্যে nitroaromatic যৌগ সংযোজন করেছে (Nanobionic spinach plants)।

তারা একটি কার্বনন্যানোটিউব যুক্ত করে দিয়েছে যা রেফারেন্স হিসেবে একটি কনন্সট্যান্ট ( Constant) ফ্লোরোসেন্ট সিগন্যাল নিঃসরণ করে। এটি গবেষকদের দুটি ফ্লুরোসেন্টের তুলনা করার সুযোগ করে দিয়েছে, যা সহজেই সেনন্সরকে বিস্ফোরক কিছু ডিটেক্ট করতে সহায়তা করবে। যখন নির্দিষ্টি অণু কার্বন-ন্যানোটিউব সেন্সর হিট করে, এটি নলটির চারপাশে আবদ্ধ একটি পলিমারের সাথে আবদ্ধ হয়। যখন এটি ইনফ্রারেড লাইটের মাধ্যমে দেখা যায় তখন এটির বিকিরণের ধরন পরিবর্তন করে।

যদি ভূগর্ভস্থ পানিতে কোনও বিস্ফোরক অণু থাকে তবে উদ্ভিদ তাদের পাতার মধ্যে তার প্রতিক্রিয়া দেখাতে 10 মিনিট সময় নিবে এবং এই সময়েই অনাকাঙ্খিত কিছু (বিস্ফোরক কিংবা এ জাতীয় পার্টিকেল)  ডিটেক্ট হলে ইনফ্রারেড লাইট নির্গত হতে শুরু করবে।

সিগন্যালটি পড়ার জন্য, গবেষকরা পাতার সম্মুখভাগে একটি লেজারকে উজ্জ্বল করে তুলেছেন, যা পাতার মধ্যে ন্যানোটিউবস এর মাধ্যমে নিকটবর্তী ইনফ্রারেড ফ্লোরোসেন্ট আলোকে নির্গত করে। এটি রাস্পবেরি পিআই এর সাথে যুক্ত একটি ইনফ্রারেড ক্যামেরার মাধ্যমে রিড করা যায়। প্রশ্ন জাগতে পারে রাস্পবেরি পি আই আবার কি জিনিষ!

উন্নয়নশীল দেশে কম্পিউটার শিক্ষাকে জনপ্রিয় করার জন্য ইংল্যান্ডের রাস্পবেরি ফাউন্ডেশন একটি স্বল্প ক্ষমতাসম্পন্ন  ডিভাইস (যা কম্পিউটারের ন্যায় কাজ করতে পারে)  নির্মাণ করেছেন। আর এটিই ছোট কম্পিউটার কিংবা রাস্পবেরি পিআই নামে পরিচিত :)। গবেষকরা বলে থাকেন সিগন্যাল ইনফ্রারেড ফিল্টার দ্বারা অপসারণ করা যেতে পারে এবং ক্যামেরা আছে এমন যেকোন স্মার্টফোনের মাধ্যমেই সম্পূর্ণ প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন করা যেতে পারে।

একটি সম্ভাব্য জটিলতা হচ্ছে কীটনাশক অর্থাৎ কিছু নাইট্রোমেটিক্স (Nitromatics). তার মানে এই যে Spinich উদ্ভিদ মাঝে মাঝে  ভুল সংকেত ও দিতে পারে। স্ট্রানো বলেছেন যে এক সম্ভাব্য সমাধান আরও বিভিন্ন ধরণের ন্যানোপার্টিকেল  যোগ করছে যা উদ্ভিদের অণু সংগ্রহ করার একটি পূর্নাঙ্গ ছবি আমাদের সামনে তুলে ধরতে পারে।

গবেষক দল  ইতোমধ্যে অন্যান্য ধরনের যৌগিক উদ্ভিদকে বিস্ফোরক পদার্থ সনাক্ত করতে দেখেছে। স্ট্রানো বলেছেন যে তার ল্যাব ন্যানোপ্রযুক্তিগুলিতে কাজ করছে যেমন বিভিন্ন ধরনের অণু যেমন ফার্মাসিউটিক্যালস বা দূষণকারীর মতো পদার্থ ঠিক যেভাবে Spinich উদ্ভিদকে ব্যবহার করা হয়েছে।

এই সেটআপ ব্যবহার করে, গবেষকরা উদ্ভিদ থেকে প্রায় 1 মিটার দূরে একটি সংকেত নিতে পারেন, এবং তারা ইতোমধ্যে তার দূরত্ব বৃদ্ধি করার জন্য কাজ চালিয়ে যাচ্ছে। Strano বলেছেন, ” আপনি যে কোন অ্যাঙ্গেল এমনি অনেক অনেক মাইল দূর থেকে বিস্ফোরকের উপস্থিতি সম্পর্কে জানতে পারেন যতদূর পর্যন্ত আপনি আপনার ডিভাইসে ইনফ্রারেড লাইট পাবেন “।

পূর্বের যুদ্ধক্ষেত্রগুলিতে এটি কার্যকর হতে পারতো। কম্বোডিয়া, ক্রোয়েশিয়া, রুয়ান্ডা এবং আফগানিস্তানের মতো দেশগুলোতে অতর্কিত বোমা হামলা হয়ে থাকে। এইসব স্থানে কিছু লোক এই বিস্ফোরক দ্বারা নিয়মিতভাবে আহত বা নিহত হয।

এসব দেশে বোমা শনাক্তকারি এই উদ্ভিদটি বেশ কাজে দিবে। এছাড়া অদূর ভবিষ্যতে এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে মানবজাতিকে একটি দীর্ঘস্থায়ী ক্ষতির হাত থেকে মুক্ত করা যাবে।  মোটকথা এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে বেশ দ্রুততার সাথে পূর্ব সতর্কতা অবলম্বন করা যাবে অন্যদিকে উচ্চমানের প্রোটিন জাতীয় এই উদ্ভিদটিকে সবজি হিশেবে ও ব্যবহার করা যাবে।