Malin melanoma hücrelerini CD44 reseptörleri aracılığıyla tanımlayan QCM sensör tasarımı ve optimizasyonu

Malign melanom (MM), melanositlerden köken alan deri kanserinin son derece agresif bir formudur ve küresel olarak önemli bir halk sağlığı sorunu olarak ortaya çıkmaktadır. Artan insidansı ve metastaz eğilimi, erken teşhis ve müdahaleyi mümkün kılacak yenilikçi tanı yaklaşımlarına olan kritik ihtiyacı vurgulamaktadır. Bu tezde, MM hücrelerini CD44 (kümeleme farklılaşma 44) reseptörleri aracılığıyla tespit etme yeteneğine sahip bir kuvars kristal dengesi (QCM) biyosensörünün tasarımı ve optimize edilmesini önererek, bu acil sorunu ele almaktayız. MM hücrelerinin yüzeylerinde çok yüksek düzeyde ifade edilir. Bu hücreleri tanımlamayı, QCM'i DF6392 adlı CD44 bağlayıcı antikor ile birleştirerek amaçladık. İlk adımda, QCM çipinin yüzey alanını arttırmak için, 2-hidroksietil metakril (HEMA) ve etilen glikoldimetakrilat (EDGMA)'nın miniemülsiyon polimerizasyon reaksiyonuyla nanopartiküller hazırlanmıştır. Nanopartiküller zeta-boyut ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Polimeri QCM çipine uygulamadan önce yüzey daha da değiştirildi ve etkinleştirildi. Başlangıçta, QCM çipinin yüzey modifikasyonu 11-merkaptodekanoik asit (MUA) kullanılarak gerçekleştirilmiştir ve polimere bağlanacak şekilde aktive edilmesi için karbodiimid olarak bilinen EDC/NHS etil-3-(3-dimetilaminopropil) / N-hidroksisüksinimid kullanılmıştır. Poli (2-hidroksietil metakrilat) nanopartikülleri P)HEMA-NPs(, MUA'da mevcut karboksil grubunu bağlamak üzere polimerin hidroksil grubunu bir nitrojen grubuyla değiştirmek amacıyla 3-aminopropiltrietoksi silan (APTES) ile etkinleştirilmiştir. Çip hazırlama ve polimer modifikasyonu sonrasında, MM hücre yüzeylerinde yaygın olan CD44'e özgü DF6392 antikorları yüzeye bağlanması etkinleştirilmiştir. Nanopartikül kaplı ve antikora bağlı QCM çiplerine atomik kuvvet mikroskobu (AFM), fourier dönüşümü kızılötesi zayıflatılmış toplam yansıma (FTIR-ATR) spektroskopi ve temas açısı ölçümleri yoluyla karakterize edilmiştir. A375 hücre örnekleri, karakterizasyon çalışmalarının ardından, fonksiyonelleştirilmiş QCM çipine 1 mL/dk akış hızında eklenmiş ve rezonans frekansı (f) kaydedilerek kinetik, afinite çalışmaları ve adsorpsiyon modelini belirlemek için sayıları 50 ila 5000 hücre/mL arasında değişen çeşitli konsantrasyonlarda kullanılmıştır. Bağlama modu Langmuir izoterm modeline uygun olduğu tespit edilmiştir. DF6392 antikorları ile işlevselleştirilmiş QCM çipinin seçiciliğini göstermek için, insan pankreas kanseri hücre dizisi PANC-1 ve insan embriyonik böbrek 293 hücre HEK293, 2500 hücre/mL oranında çip üzerinde rekabetçi bir şekilde adsorbe edilip hücre/cm2 birim yüzeyindeki kütle değişiklikleri (∆m) sensör gerçek zamanlı olarak tespit edilmiştir. Sistemin tespit limiti 1.2 hücre/mL dir. QCM biyosensörü, A375 hücreleri için PANC-1 hücrelerine göre 23.34 kat ve HEK293 hücrelerine göre 9.24 kat daha seçici çıkmıştır. Antikor ile işlevselleştirilmiş sistem, MM hücrelerinin etkili bir şekilde tespit edilmesi konusunda ümit vericidir. Bu bulgular, QCM biyosensörünün kanser hücresi tespiti için uygun, oldukça seçici, verimli ve hassas bir sistem olduğunu göstermektedir.