'फोकस्ड रिसर्च टीमें' जैव प्रौद्योगिकी और रोबोटिक्स में उभरते अवसरों का लाभ उठाती हैं

मौजूदा विभागों और केंद्रों में फिट होने के लिए बहुत नए विषयों पर सहयोग को बढ़ावा देने की पहल में, स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंस ने छोटी फंडिंग के लिए एक कार्यक्रम बनाया है, शोधकर्ताओं के अंतर-विषयक समूहों को फोकस्ड रिसर्च टीम कहा जाता है. स्कूल ने तीन प्रारंभिक टीमों का नाम दिया है, दो जैव प्रौद्योगिकी के उभरते क्षेत्रों में और एक रोबोटिक्स और "साइबर-भौतिक" प्रणालियों में. प्रत्येक को प्राप्त होगा $250,000 प्रति वर्ष तीन वर्ष तक, जिसके बाद यह निर्धारित करने के लिए उनका मूल्यांकन किया जाएगा कि पहल जारी रहनी चाहिए या नहीं, एक बड़े प्रयास में विकसित हों या निष्कर्ष निकालें.

“हमारे संकाय के बीच खोज की गति और रचनात्मकता का स्तर आश्चर्यजनक है,एमिली कार्टर ने कहा, इंजीनियरिंग के डीन. “और यह काम तब होता है जब विभिन्न विषयों के लोग एक साथ काम करना शुरू करते हैं और एक-दूसरे को प्रेरित करते हैं. हमारी हालिया रणनीतिक योजना प्रक्रिया में, हमने सबसे रोमांचक नए क्षेत्रों को विकसित करने और उनमें तेजी लाने की आवश्यकता की पहचान की है ताकि हम उनके लाभों को और अधिक तेजी से समाज तक पहुंचा सकें.

“हमें प्राप्त प्रस्तावों की गुणवत्ता से मैं बहुत प्रभावित हुआ और इन पहली तीन टीमों को स्थापित करने के लिए रोमांचित हूं,कार्टर ने कहा, गेरहार्ड एंडलिंगर ऊर्जा और पर्यावरण के प्रोफेसर.

कार्टर और वाइस डीन एंटोनी कहन ने कई प्रस्तुतियों में से टीमों का चयन किया, एक सहकर्मी समीक्षा प्रक्रिया का पालन करना.

उद्घाटन केंद्रित अनुसंधान दल हैं:

परिशुद्ध एंटीबायोटिक्स

उनके प्रस्ताव में, इस टीम ने नोट किया कि एंटीबायोटिक्स आधुनिक चिकित्सा का एक स्तंभ हैं लेकिन दो प्रमुख समस्याओं का सामना करना पड़ता है: खतरनाक जीवाणुओं की सबसे शक्तिशाली एंटीबायोटिक दवाओं का भी प्रतिरोध करने की बढ़ती क्षमता और अधिकांश एंटीबायोटिक दवाओं में सहायक के साथ-साथ हानिकारक बैक्टीरिया को भी नष्ट करने की प्रवृत्ति बढ़ रही है।. तीन संकाय सदस्यों की टीम एंटीबायोटिक दवाओं की एक नई पीढ़ी विकसित करके दोनों समस्याओं से निपटना चाहती है जो पारंपरिक एंटीबायोटिक दवाओं की तुलना में विशिष्ट बैक्टीरिया को अधिक सटीक रूप से लक्षित करती है।.

टीम के प्रमुख शोधकर्ता ए. जेम्स लिंक, के प्रोफेसर रासायनिक और जैविक इंजीनियरिंग; मार्क ब्रिनिल्ड्सन, रासायनिक और जैविक इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर; और मोहम्मद डोनिया, के सहायक प्रोफेसर आणविक जीव विज्ञान. समूह सटीक-लक्षित एंटीबायोटिक यौगिकों की पहचान के लिए दो मुख्य दृष्टिकोण प्रस्तावित करता है. प्रथम, वे मानव माइक्रोबायोम द्वारा पहले से ही उत्पादित रासायनिक यौगिकों को देखेंगे - लाभकारी बैक्टीरिया की श्रृंखला जो शरीर में रहते हैं और पाचन और अन्य कार्यों में सहायता करते हैं. ये सहायक जीवाणु ऐसे रसायनों का उत्पादन करते हैं जो जीवाणु समुदाय में अवांछित परिवर्धन को रोकते हैं. टीम लाभकारी बैक्टीरिया को अकेला छोड़ते हुए हानिकारक आक्रमणकारियों को लक्षित करने के लिए इन रक्षात्मक रसायनों को उम्मीदवार के रूप में देखेगी.

दूसरा दृष्टिकोण उन प्रक्रियाओं पर ध्यान केंद्रित करना होगा जिनका उपयोग हानिकारक बैक्टीरिया अपने विषाक्त प्रभाव पैदा करने के लिए करते हैं, लेकिन जो बैक्टीरिया के जीवित रहने के लिए आवश्यक नहीं हैं. उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया जो सामान्य स्टैफ़ संक्रमण का कारण बनते हैं, एक वर्णक उत्पन्न करते हैं जो मानव प्रतिरक्षा कोशिकाओं द्वारा उत्पादित रसायनों को निष्क्रिय कर देता है, इस प्रकार स्टैफ बैक्टीरिया को विनाश से बचने में मदद मिलती है. एक दवा जिसने इस सुरक्षात्मक रंगद्रव्य पर हमला किया, वह स्टैफ बैक्टीरिया को इतना कमजोर कर सकती है कि इसे हानिरहित बना सके लेकिन इतना नहीं कि इसे एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध विकसित करने के लिए मजबूर किया जा सके।. शोधकर्ता दोनों दृष्टिकोणों को भी जोड़ेंगे, प्राकृतिक बायोम में एंटीवायरलेंस यौगिकों की तलाश.

“बैक्टीरिया में एंटीबायोटिक प्रतिरोध में वृद्धि 21वीं सदी में प्रमुख स्वास्थ्य चुनौतियों में से एक है,लिंक ने कहा. "एक ही समय पर, हमारे शरीर पर रहने वाले लगभग सभी जीवाणुओं की सराहना बढ़ गई है, हमारा माइक्रोबायोम, हानिरहित या लाभकारी भी हैं. इस केंद्रित अनुसंधान टीम में हममें से प्रत्येक के पास इस चुनौती से निपटने के लिए अलग-अलग लेकिन अतिव्यापी दृष्टिकोण हैं. इंजीनियरिंग स्कूल के इस उदार पुरस्कार के साथ, हम अपने प्रयासों को मजबूत कर सकते हैं और एंटीबायोटिक्स क्षेत्र में एक बड़ा प्रभाव डालने के लिए सहयोग कर सकते हैं।''

इस टीम के काम को हेलेन शिपली हंट द्वारा स्थापित फंड द्वारा समर्थित किया जाएगा, जिन्होंने प्रिंसटन से गणित में मास्टर डिग्री हासिल की 1971.

इंजीनियरिंग लिविंग ऑर्गेनेल

जिस प्रकार अंग शरीर के अंग हैं जो विशेष-उद्देश्यीय भूमिकाएँ निभाते हैं, ऑर्गेनेल कोशिकाओं के भीतर इकाइयाँ हैं जो आवश्यक कार्य भी करती हैं - और दोनों ही मामलों में, इन घटकों की समस्याएँ प्रमुख बीमारियों के लिए ज़िम्मेदार हैं. तीन विभागों के प्रिंसटन शोधकर्ताओं की एक टीम यह समझने के लिए काम कर रही है कि उप-सेलुलर ऑर्गेनेल कैसे विकसित होते हैं और समस्याओं को ठीक करने या नए कार्यों को बनाने के लिए उन्हें कैसे इंजीनियर किया जाए. ऐसा करने से बीमारी के इलाज से लेकर जैव ईंधन के उत्पादन तक में उपयोग हो सकता है.

टीम के प्रमुख शोधकर्ता जोस अवलोस हैं, रासायनिक और जैविक इंजीनियरिंग और एंडलिंगर सेंटर फॉर एनर्जी एंड द एनवायरनमेंट के सहायक प्रोफेसर; क्लिफ़ोर्ड ब्रैंगविन, रासायनिक और जैविक इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर; मिक्को हताजा, मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के प्रोफेसर; और जेरेड टोएचर, आण्विक जीव विज्ञान के सहायक प्रोफेसर.

टीम ने प्रिंसटन में हाल की खोजों और नए उपकरणों के निर्माण की योजना बनाई है जो कि ऑर्गेनेल कैसे बनते हैं और उन्हें कैसे हेरफेर किया जा सकता है, इस बारे में आश्चर्यजनक अंतर्दृष्टि प्रकट कर रहे हैं।. उदाहरण के लिए, टीम ने झिल्ली-रहित अंगों की एक नई समझ विकसित की है - संरचनाएं जो किसी दीवार से बंधी नहीं हैं, बल्कि कोशिकाओं के अंदर तरल पदार्थ में स्वतंत्र रूप से तैरते अणुओं के स्व-इकट्ठे समूह हैं।. ऐसा माना जाता है कि ऐसी संरचनाओं में दोष विभिन्न विकारों से जुड़े होते हैं, जिसमें एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस या लू गेहरिग्स रोग शामिल है. ब्रैंगविन को हाल ही में इस क्षेत्र में उनके काम के लिए दो प्रमुख सम्मानों से सम्मानित किया गया था: एक के रूप में चयन 2018 मैकआर्थर फेलो, और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इन्वेस्टिगेटर के रूप में सात साल की नियुक्ति, जीवन विज्ञान में सर्वोच्च सम्मानों में से एक.

इन मूलभूत अंतर्दृष्टियों के साथ, टीम ऑप्टोजेनेटिक्स के उभरते क्षेत्र को लागू करना चाहती है, प्रकाश का उपयोग करके जीन के व्यवहार को नियंत्रित करने की क्षमता. टीम के कई सदस्यों ने हाल ही में झिल्ली-रहित अंगों के निर्माण को नियंत्रित करने के लिए प्रकाश का उपयोग करने के लिए प्रयोगशाला और कम्प्यूटेशनल तरीकों की एक श्रृंखला शुरू की है।. दूसरे उदाहरण में, अवलोस और सहकर्मियों ने हाल ही में यीस्ट कोशिकाओं के चयापचय को नियंत्रित करने के लिए प्रकाश का उपयोग किया, एक मूल्यवान ईंधन का उत्पादन करने के लिए कोशिकाओं को फिर से जोड़ना जो आम तौर पर कोशिकाओं को मार देगा.

आगे बढ़ने के लिए कोशिका जीव विज्ञान के संयोजन की आवश्यकता है, इंजीनियरिंग तकनीक, भौतिकी और सामग्री विज्ञान, ब्रैंगविन ने कहा. “मैं पूरी तरह आश्वस्त हूं कि यह एक ऐसा क्षेत्र है जिसे हमें बनाना चाहिए, और हमें प्रिंसटन को प्रमुख स्थान के रूप में स्थापित करना चाहिए जहां यह हो सकता है," उन्होंने कहा.

इस टीम के काम को लिडिया और विलियम एडी द्वारा स्थापित फंड द्वारा समर्थित किया जाएगा. विलियम एडी ने प्रिंसटन से केमिकल इंजीनियरिंग में स्नातक की डिग्री हासिल की 1982.

रोबोटिक्स और साइबर-भौतिक प्रणाली

हाल के वर्षों में रोबोटिक सिस्टम नाटकीय रूप से उन्नत हुए हैं, जिसमें सेल्फ-ड्राइविंग कारों का बढ़ता उपयोग भी शामिल है. तथापि, मनुष्यों के साथ या वितरित रूप से काम करने वाले रोबोटों का व्यापक उपयोग करने के प्रयासों में बड़ा अंतर बना हुआ है, परस्पर जुड़े समूह. तीन विभागों में चार संकाय सदस्यों की टीम एक विशेष चुनौती का सामना करने के लिए विशेषज्ञता की एक श्रृंखला लाकर उन कमियों को भरने की कोशिश कर रही है: कचरा इकट्ठा करने वाले रोबोटों की एक सहयोगी टीम बनाना. टीम ने कहा कि यह कार्य आज रोबोटिक प्रणालियों के सामने आने वाली कई चुनौतियों का प्रतीक है, जिसमें प्रत्येक रोबोट को समझने की आवश्यकता भी शामिल है, इसके वातावरण में हेरफेर करें और नेविगेट करें, और समग्र रूप से समूह के लिए कार्य को यथासंभव कुशलतापूर्वक पूरा करने के लिए अपने संसाधनों का समन्वय और आवंटन करना.

टीम के प्रमुख जांचकर्ता थॉमस फनखौसर हैं, डेविड एम. सीगल '83 कंप्यूटर विज्ञान में प्रोफेसर; नाओमी लियोनार्ड, एडविन एस. विल्सी मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के प्रोफेसर; Anirudha Majumdar, मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर; और नवीन वर्मा, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर.

कचरा संग्रहण परियोजना पर ध्यान केंद्रित करके, टीम को आगे के शोध और सहयोग के लिए एक केंद्र स्थापित करने की उम्मीद है. "ये क्षमताएं और संबंधित चुनौतियाँ रोबोटिक्स में बहुत व्यापक रूप से प्रासंगिक हैं - और कचरा संग्रहण कार्य की बारीकियों से जुड़ी नहीं हैं,” said Majumdar.

यह कार्य पारंपरिक रोबोटिक्स से आगे बढ़कर साइबर-भौतिक प्रणालियों के उभरते क्षेत्र तक जाता है, जो स्वचालित उपकरणों या प्रणालियों के वितरित सरणियों को संदर्भित करता है, अक्सर एक नेटवर्क पर जुड़ा या समन्वित होता है, जैसे इंटरनेट.

"उदाहरण के लिए, छोटे मोबाइल रोबोटों की टीमें भूकंप या बाढ़ के बाद खोज और बचाव कार्यों में महत्वपूर्ण सहायता प्रदान कर सकती हैं; वे दुनिया के दूरदराज या खतरनाक क्षेत्रों में लोगों को महत्वपूर्ण दवाएं पहुंचा सकते हैं; वे समय के साथ पौधों और जानवरों की आबादी पर नज़र रखकर हमारे पर्यावरण में होने वाले परिवर्तनों की निगरानी कर सकते हैं,शोधकर्ताओं ने लिखा.

तकनीकी प्रगति के अलावा, टीम चाहती है कि सामाजिक वातावरण में रोबोट की तैनाती और वंचित समुदायों के भीतर उनके प्रभावों से जुड़े सामाजिक सवालों के समाधान में मदद मिले।.

"कुल मिलाकर, हमारा मानना है कि इस परियोजना में विविध प्रकार की विशेषज्ञता को एक साथ लाकर रोबोटिक्स में कुछ बड़ी चुनौतियों पर वास्तविक प्रभाव डालने की क्षमता है।, पूरे परिसर में नए सहयोग की शुरुआत करना, मौजूदा को मजबूत करना, और छात्रों और पोस्टडॉक्स को शामिल करना,” said Majumdar.

स्रोत: