उद्योग का योगदान अपनी नवाचारों को स्केल करने की क्षमता के माध्यम से है, जो वैज्ञानिक खोजों को व्यावहारिक अनुप्रयोगों और उत्पादों में बदलता है।

डॉ. डब्ल्यू. सेल्वमूर्ति वर्तमान में अमिटी विश्वविद्यालय के विज्ञान, प्रौद्योगिकी और नवाचार फाउंडेशन के अध्यक्ष, अमिटी विज्ञान और नवाचार निदेशालय के महानिदेशक और अमिटी विश्वविद्यालय, छत्तीसगढ़ के चांसलर के रूप में कार्यरत हैं। जैव चिकित्सा अनुसंधान और विकास के क्षेत्र में उनके महत्वपूर्ण योगदान की सराहना की गई है।

डॉ. देबलीना भट्टाचार्य, सहायक संपादक ने उनसे जैव चिकित्सा विज्ञान के क्षेत्र में उनके अनुसंधान में किए गए महत्वपूर्ण कार्यों के बारे में साक्षात्कार लिया।

1. आपके 40 साल के करियर में, विशेष रूप से मानव शारीरिक विज्ञान पर, आपने जो महत्वपूर्ण नवाचार किए हैं, वे क्या हैं? और आप इन नवाचारों को भविष्य की रक्षा रणनीतियों पर किस तरह से प्रभाव डालते हुए देखते हैं?

जब मैं रक्षा अनुसंधान और विकास संगठन (DRDO) में अपनी 40 वर्षों की सेवा को पीछे मुड़कर देखता हूं, तो मेरा शोध मुख्य रूप से सैनिकों के स्वास्थ्य और संचालन की क्षमता को बढ़ाने के लिए जीवन समर्थन प्रौद्योगिकियों को प्रदान करने पर केंद्रित था। कुछ महत्वपूर्ण अनुसंधान और विकास योगदानों में दो राज्य चयन प्रणालियाँ, कम्प्यूटरीकृत पायलट चयन प्रणाली, ट्रेड आवंटन के लिए कम्प्यूटरीकृत क्षमता परीक्षण और फॉलो-अप के लिए डिजिटल डेटाबेस बनाना शामिल हैं। इन योगदानों ने सशस्त्र बलों के कर्मियों के चयन में मदद की ताकि व्यक्तित्व लक्षणों, क्षमताओं और प्रेरणा की वर्तमान और भविष्य की जरूरतों को पूरा किया जा सके।

मिलिट्री पोषण को विभिन्न ऑपरेशनल वातावरणों में युद्धक क्षमता बढ़ाने के लिए बेहतर किया गया है। शीतकालीन कपड़े, NBC सुरक्षा किट, पायलटों के लिए एंटी-G सूट, नाविकों के लिए सबमरीन बचाव सूट, पैराट्रूपर्स के लिए फ्री फॉल युद्धक कपड़े और रेगिस्तान में टैंक क्रू ऑपरेशन के लिए कूलिंग सूट जैसी वस्त्र और सुरक्षा उपकरणों का विकास किया गया है।
जैव चिकित्सा क्षेत्र में हमारे अनुसंधान के आधार पर पारंपरिक प्रणालियों का उपयोग करके सैनिकों के प्रदर्शन में वृद्धि की कोशिश की गई है, जैसे कि योग, हर्बल दवाएं और होम्योपैथी। उच्च ऊंचाई वाले सैन्य अभियानों के लिए तेजी से प्रौद्योगिकी समर्थन विकसित किया गया है। उच्च-ऊंचाई वाले पल्मोनरी एडिमा के इलाज के लिए नाइट्रिक ऑक्साइड और ऑक्सीजन का संयोजन किया गया है।

2. अकादमी, उद्योग और सरकारी एजेंसियों के बीच सहयोग को आप किस प्रकार बढ़ते हुए देख रहे हैं, और इसका जीवन विज्ञान और रक्षा अनुसंधान पर क्या प्रभाव हो सकता है?

अकादमी, उद्योग और सरकारी एजेंसियों के बीच बढ़ता हुआ सहयोग विज्ञान और प्रौद्योगिकी के सभी क्षेत्रों के लिए महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से जीवन विज्ञान और रक्षा अनुसंधान के लिए। यह त्रि-आयामी गठबंधन प्रत्येक क्षेत्र की ताकत का लाभ उठा सकता है। इस सहयोगी मॉडल को “ट्रिपल हेलिक्स” मॉडल के रूप में जाना जाता है, जो वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रौद्योगिकी विकास की सीमाओं को बढ़ाने की क्षमता रखता है। इस गठबंधन द्वारा उत्पन्न संयोजन न केवल जोड़ने वाला होता है बल्कि गुणात्मक रूप से बढ़ाने वाला भी होता है, और यह जटिल समस्याओं को तेजी से और प्रभावी ढंग से हल करने के लिए नवाचारों के माध्यम से समाधान उत्पन्न करता है।

विश्वविद्यालय और अनुसंधान संस्थान ज्ञान, शोध और नवाचार के केंद्र होते हैं। अकादमिक क्षेत्र का योगदान जैविक प्रणालियों, नए सामग्रियों और कंप्यूटेशनल मॉडल जैसे गहरे दृष्टिकोणों को प्रदान करने में महत्वपूर्ण है। उद्योग नवाचारों को लागू करने और व्यावसायिक उत्पादों में बदलने की क्षमता प्रदान करता है।

सरकारी एजेंसियां अनुसंधान पहलों को नियामक दिशा, वित्तीय सहायता और रणनीतिक मार्गदर्शन प्रदान करती हैं, जो राष्ट्रीय प्राथमिकताओं से मेल खाती हैं।

यह त्रि-आयामी गठबंधन सैनिकों की सुरक्षा और संचालन क्षमता में सुधार करने वाली तकनीकों को बढ़ावा देने के लिए महत्वपूर्ण साबित हो सकता है।

3. जलवायु परिवर्तन के रक्षा रणनीतियों पर प्रभाव, विशेष रूप से अत्यधिक वातावरण में मानव प्रदर्शन पर इसके प्रभाव के बारे में आपके विचार क्या हैं?

जलवायु परिवर्तन का रक्षा रणनीतियों पर प्रभाव बहु-आयामी है, जो ऑपरेशनल वातावरण और भू-राजनीतिक परिदृश्य पर असर डालता है। जलवायु परिवर्तन न केवल पर्यावरणीय मुद्दों को जन्म देता है, बल्कि यह भू-राजनीतिक अस्थिरता, संघर्ष और मानवतावादी संकटों को भी उत्पन्न करता है, जो राष्ट्रीय और वैश्विक सुरक्षा पर गहरा प्रभाव डालते हैं।

रक्षा योजनाओं में जलवायु लचीलापन को एकीकृत करने की आवश्यकता है। इसमें जलवायु परिवर्तन के प्रभावों का व्यापक मूल्यांकन करना, विशेष उपकरणों और वस्त्रों की जरूरतों को पहचानना, और सैन्य बलों को विभिन्न पर्यावरणीय स्थितियों में अनुकूलन के लिए प्रशिक्षित करना शामिल है।

4. रक्षा अनुसंधान के भविष्य में कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) का क्या भूमिका हो सकती है, विशेष रूप से मानव प्रदर्शन और जैव-रक्षा के क्षेत्रों में?

कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) सैन्य बलों के रणनीतिक और ऑपरेशनल परिदृश्य को फिर से परिभाषित करेगा। AI बड़े डेटा सेट्स को प्रोसेस करने में सक्षम है, जो खुफिया विश्लेषण में मदद कर सकता है, और जैव-रक्षा जैसी जटिल चुनौतियों का सामना करने में मदद कर सकता है।

भविष्य में, AI का उपयोग निर्णय लेने की प्रक्रियाओं में किया जाएगा, जिससे ऑपरेशनल वातावरण में तेजी से और अधिक सूचित प्रतिक्रियाएँ संभव होंगी।

5. रक्षा कर्मियों के लिए तेजी से विकसित हो रही युद्ध तकनीकों के अनुकूल होने में सबसे बड़ी चुनौतियाँ क्या हैं?

युद्ध की तकनीक तेजी से विकसित हो रही है, और रक्षा बलों को इन बदलावों का सामना करने के लिए हर पहलू पर एक व्यापक दृष्टिकोण अपनाने की आवश्यकता है। इसमें साइबर युद्ध, स्वायत्त प्रणालियाँ और नेटवर्क-केंद्रित ऑपरेशन्स जैसी नई चुनौतियाँ शामिल हैं।

6. वैश्विक रक्षा बलों को रासायनिक और जैविक खतरों के लिए आज कैसे तैयार किया गया है, और इसमें क्या सुधार किए जाने चाहिए?

रासायनिक और जैविक खतरों के खिलाफ वैश्विक रक्षा बलों की तैयारियों को मजबूत करना बहुत महत्वपूर्ण है। COVID-19 महामारी से सीखे गए पाठों के बाद, यह स्पष्ट हो गया है कि तीव्र प्रतिक्रिया क्षमताएँ, उन्नत निगरानी और डिटेक्शन प्रणालियाँ और मजबूत अंतर्राष्ट्रीय सहयोग की आवश्यकता है।

7. आप विज्ञान शिक्षा और जागरूकता को बढ़ावा देने के लिए कौन सी पहलों में शामिल हैं?

मैं हमेशा विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में नए विचारों को फैलाने के लिए प्रतिबद्ध रहा हूँ। मेरी गतिविधियों में सार्वजनिक सत्र, व्याख्यान और लेखन शामिल हैं जो विज्ञान के महत्व को लोगों तक पहुँचाने का प्रयास करते हैं।

8. आपके अनुसार, आने वाले वर्षों में हल करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक चुनौतियाँ क्या हैं?

नई उभरती प्रौद्योगिकियाँ जैसे सिंथेटिक बायोलॉजी, साइबर सुरक्षा और मानव-मशीन टीमिंग के साथ बड़ी चुनौतियाँ जुड़ी हुई हैं। इनका समाधान एक व्यापक और अंतरविभागीय दृष्टिकोण से किया जाना चाहिए।

9. आपके करियर का कौन सा क्षण आपके अनुसंधान की दिशा को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है?

कई पहलुओं में मेरे कार्यों ने रक्षा अनुसंधान की दिशा को प्रभावित किया है, जैसे कश्मीर और कर्गिल युद्ध के बाद की तकनीकी जरूरतों के कारण उच्च ऊंचाई पर तैनाती के लिए तेजी से प्रौद्योगिकी समर्थन विकसित करना।

10. कृत्रिम बुद्धिमत्ता और जैव प्रौद्योगिकी जैसे उभरते प्रौद्योगिकियों के जीवन विज्ञान में अनुसंधान और व्यावहारिक अनुप्रयोगों में क्या परिवर्तन आए हैं?

यह एक परिवर्तनकारी समय है, विशेष रूप से जीवन विज्ञान के क्षेत्र में। कृत्रिम बुद्धिमत्ता और जैव प्रौद्योगिकी जैसे उभरते प्रौद्योगिकी जीवन विज्ञान में खोजों की गति को तेज कर रहे हैं और नई सीमाओं को खोल रहे हैं।

11. स्वास्थ्य क्षेत्र में युवा पेशेवरों को क्या सलाह देंगे?

स्वास्थ्य क्षेत्र में नए पेशेवरों को लगातार शिक्षा, प्रौद्योगिकी से परिचित होना और एक मरीज-केंद्रित दृष्टिकोण को अपनाना चाहिए, ताकि वे इस गतिशील वातावरण में सफलतापूर्वक योगदान कर सकें।

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This device can be attached to a smart phone and connected to the Swift Skin and Wound software to take medical-grade photographs, bacterial fluorescence images (which reveal bacteria using violet light) and infrared thermography images (which measure body heat). By capturing the heat produced by a wound and the fluorescence of bacteria, it helps clinicians tell the difference between inflammation and infection. This could help in faster intervention by catching infections before they pose serious threat to the patient.

Testing of the device was done by recruiting 66 wounded patients. Their wounds showed no sign of infection spreading further, did not contain foreign bodies and had not previously been treated with antibiotic or growth factors. The wounds were cleaned, uncovered and dried before imaging and later cared for as usual.

A researcher who was not present for the wound care process, reviewed the images which identified four patterns. ‘Non-inflamed’ wounds were the ones where the wound was not warmer than healthy skin and no bacterial flouroscence was present. ‘Inflamed’ wounds were the ones which were slightly warmer than healthy skin and no or slight bacterial fluoroscence. Last two patterns of wounds which were substantially warmer with or without bacterial fluorescence were both designated as ‘Infected’ because all the clinicians who had examined these wounds has considered them infected. So out of the 66 wounds, 20 were non-inflamed, 26 were inflamed and 20 were infected.

The researchers performed principal component analysis and used an algorithm called k-neighbor clustering to see if a machine learning model could accurately identify these different categories of wound. It was found out that the model could identify all three very well with an accuracy of 74%. When differentiating between infected and non-infected wounds, the model correctly identified 100% of infected wounds and 91% of non-infected wounds.

This was a pilot study and follow-up studies are planned. This research has demonstrated bacterial imaging helps guide clinicians work to remove nonviable tissue, yet it cannot identify infection by itself and also that the images should always be considered in their medical context. The research paper is published in Frontiers in Medicine.

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The needle can also account for respiratory motion. The researchers tested their robot while the laboratory model performed intermittent breath holding. Every time the subject’s breath is held, the robot is programmed to move forward. This technology gives you that extra few millimeters or centimeters which would help with pursuing small targets in the lungs. Thus, allowing us to reach targets we cannot otherwise reach with a standard or even robotic bronchoscope.

The robot is made of many separate components. A mechanical control provides controlled thrust of the needle to go forward and backward and the needle design allows for steering along curved paths. The needle is made from nickel-titanium alloy and is etched with laser to increase its flexibility and effortless movement through the tissue. Other attachments like catheters could be used together with the needle to perform procedures like lung biopsies. 

CT scans of the patients’ thoracic cavity were used and Artificial Intelligence (AI) engaged to create three-dimensional models of the lung including the blood vessels, airways and the chosen target. Using this 3-Dmodel and after positioning the needle for launch, their AI-driven software instructs it to automatically travel from point A to point B while avoiding vital structures.

This robot is a clear amalgamation of medicine, computer science and engineering which promises to improve medical outcomes for patients facing a variety of health challenges while providing guarantees on patient safety. This research study is published in Science Robotics.

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This device is a flexible patch which can be attached to a bra, allowing the wearer to move an ultrasound tracker along the patch and image the breast tissue from different angles. The device is shown to obtain ultrasound images with resolution comparable to that of the ultrasound probes used in medical imaging centres. The USP of this wearable device is that it is easy to use, portable and provides real-time user-friendly monitoring of breast tissue. This research study is published in Science Advances.

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The HypoPrevent study was done in a Pennsylvania primary care centre where 94 enrolled patients had type 2 diabetes and were at risk for hypoglycemia because of treatment with sulfonylureas or insulin with HbA1c of less than 7%. Patients averaged 74 years old, 57% were women, 955 were white, 61% had diabetes for more than 10 years, 51% were on insulin, 48%had chronic kidney disease and 47% were on sulfonylurea. Out of 94 patients, 80 completed all three study visits.

So, the patients and clinicians used a new hypoglycemia reduction clinical-decision support tool developed by the Endocrine Society and a healthcare consulting company. Resultantly, 20% patients reduced their dose of or discontinued insulin or sulfonylurea. In patients with both baseline and follow-up A1 measures, A1c rose from 6.29% at baseline to 6.82%. 50 patients set an A1c goal and had a timely follow-up A1c measurement and in this subgroup, the number of patients at risk for hypoglycemia decreased significantly by 46%. This proves that this decision support tool can be effectively used in primary care practice with positive results.

The drawback of this study clearly lies in the fact that there was lack of control group which makes it impossible to conclusively determine whether the intervention led to the observed increases in A1c levels nor can the study exclude regression to the mean as the cause for lowered A1c levels. The study received funding from Lilly, Merck, Abbott, Sanofi and Novo Nordisk. This study is published in the Journal of the American Geriatrics Society.

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Researchers at University of Surrey warn that the world needs to be prepared for the next pandemic in the post COVID era and in this light they have developed a new molecular test for viruses and bacteria, including Sars-CoV-2 called ‘Electro-chemical LAMP’ (Elamp) that is rapid, sensitive, affordable and can be performed at home, in a GP surgery or in a hospital laboratory. This rapid electronic diagnostic test for infectious diseases has the sensitivity of lab-based polymerase chain reaction (PCR) tests but when connected to a smartphone could be done at home.

Researchers tested human blood, saliva and nasal and throat swabs and found that their test had a 93.33% detection accuracy rate. The test also performs well at room temperature and gives the results within 45 minutes. This diagnostic tool seems to be effective, rapid and affordable which can be used at home to monitor and contain infectious diseases. The USP of this test is that it can detect lower amounts of the Sars-CoV-2 virus compared to other home-based tests.

This electrochemical test device is also compact and the team is further exploring its potential to be miniaturized into a simple memory stick-sized device that could be operated by anyone with an application. This would make the test to be performed at home where then the result would be instantly sent to health services to monitor the spread of infection along with giving timely advice to the patient.

A study on the test has been published in iScience. This study is very relevant today because undoubtedly it is time to keep working on better ways to test for the coronavirus and other new difficult viruses which are likely to emerge and cause imbalance in the health scenario around the globe.

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BETiC centre at IIT Bombay has made many low-cost medical devices like smart stethoscopes to easy diabetic checkups which can do many tasks allowing for easy and affordable healthcare with the aim of saving valuable time of highly trained doctors. An example here is of the CollabDDS system developed by National Informatics Centre (NIC) which allows x-ray images taken in a remote hospital to be shared and examined in real-time by an expert radiologist in a tertiary care hospital. 

The SMART STETHOSCOPE developed by Ayu Devices is used by primary healthcare doctors to record and share chest or heart sounds to experts in tertiary care hospitals for a second opinion and diagnosis. The HYBRID PLASTER SPLINT is a simple formulation to hold injured body parts together after an accident to prevent further damage during transport of the patient to the hospital and is being used in the remotest of villages. This splint is made from a combination of paper pulp and Plaster of Paris which is extremely light weight and can be carried in a first aid kit for emergencies. College of Engineering, Pune (one of the centres of BETiC) has developed a patented hybrid orthopedic splint which can be used as an instant plaster on a fractured limb to ensure that the broken bone stays in normal position and avoid propagation of crack.

DIABETIC FOOT SCANNER has been developed by a team at IIT Bombay to help healthcare workers in far-reach areas to prevent long-term ulceration and amputation among patients. Statistics show that India is home to more than 60 million diabetics and every year over one lakh people undergo amputation. A diabetic foot can be managed better if rural healthforce is trained to use this scanner device, saving diabetics from amputation.

The team has developed a semi-automatic non-invasive device for screening a diabetic foot condition wherein it detects the stiffness of tissues on the sole of feet and categorizes the condition of the foot in green, yellow and red risk zones. The clinicians can uprise the patients susceptible to diabetic foot ulceration in advance, potentially saving them from an amputation.

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