Fenilketonüri hastalığının erken teşhisi ve takibi için disk tabanlı hasta başı tanı sisteminin geliştirilmesi

Fenilketonüri (FKÜ) otozomal çekinik kalıtım gösteren metabolik bir hastalık olup, hastalarda fenilalanin (FA) amino asitini, tirozin amino asitine çeviren fenilalanin hidroksilaz (FAH) enziminin fonksiyon bozukluğundan kaynaklanmaktadır. Hastaların kan, idrar ve diğer vücut sıvılarında biriken FA amino asiti ve yan metabolit ürünleri (fenilpirüvat, fenillaktik asit vb.) santral sinir siteminde miyelinizasyonu bozarak mental-motor geriliğe neden olmaktadır. Ülkemiz hastalığın görülme sıklığı ve sahip olduğu hasta popülasyonu açısından dünyada 1. sırada yer almaktadır. Yenidoğan döneminde tanı alan hastalarda fenilalaninden fakir diyet tedavisi ile zekâ geriliği önlenebildiğinden erken tanı, tedavi ve takibe başlanması önem taşımaktadır. Günümüzde kan FA ölçümü için bakteriyel büyüme inhibisyon testi (Guthrie), florimetrik immünoassay, enzimatik kolorimetrik test, HPLC (direkt amino asit analizi için) ve tandem kütle spektrometrisi (MS/MS) metodları kullanılmaktadır. Tüm bu metodlar için tam donanımlı sağlık merkezlerine ve bu merkezlerde bulunan gelişmiş cihazlara, teknik alt yapıya ve eğitilmiş personele ihtiyaç duyulmaktadır. Ülkemizde, FKÜ hastalarından toplanan tüm kan örnekleri, sadece Ankara ve İstanbul olmak üzere 2 merkez tarafından taranmaktadır. Fakat hastaların bir bölümü, bulundukları illerde bu taramanın rutin bir şekilde yapılamamasından dolayı, belli aralıklarla vermeleri gereken kan örneklerini düzenli bir şekilde vermemektedir. Ayrıca verilen kan örneklerinin her iki kente gönderimi ve saklanması ise tarama işlemine ekstra bir maliyet getirmektedir. Bu nedenle kan FA ölçümü için kolay, ucuz ve mümkünse en küçük yerleşim biriminde bulunan sağlık ocaklarında bile uygulanabilir bir metodun geliştirilmesi oldukça önemlidir. Bu sebeplerden dolayı tamamlanan tezin amacı, Fenilketonüri hastalığının erken tanısına ve tedavi sürecinin takibine imkân veren Disk-Üstü-Laboratuvar analiz (Lab-on-a-CD) sistemi tabanlı yeni bir hasta başı test sistemi geliştirmekti. Bu sistem kapsamında CD şeklinde tek kullanımlık kartuşlar ve bu kartuşlardaki odacıklarda kullanılacak elektrotlar geliştirilmiştir. Sistem, FKÜ hastalığının tanı ve tedavisinde kullanılacak elektrokimyasal ölçüm yapan Disk-Üstü-Laboratuar analiz (Lab-on-a-CD) sistemi olarak hazırlanmıştır. Geliştirilen test sistemi hem taşınabilir hem de kantitatif sonuç verebilen bir sistem olmuştur. Test kiti, tanısı istenen teste göre özelleşebilen, 10 cm çapında 3,5 mm kalınlığında biyouyumlu polimetilmetakrilat (PMMA, pleksi) malzemeden, sifon sistemi geometrisi ile tasarlanan tek kullanımlık kartuşlardan meydana gelmiştir. Elektrokimyasal ölçümlerde serigrafi baskılı altın elektrotlar kullanılmıştır. Grafen oksitin, elektrot üzerinde elektrokimyasal olarak indirgenerek biriktilmesiyle elektrotlara modifikasyon yapılmış ve ölçüm hassasiyeti 1,5 kat arttırılmıştır. FA miktarının elektrokimyasal olarak ölçülmesi, fenilalanin dehidrogenaz (PDH) enzimi varlığında NAD+'nin NADH'e oksidasyonunun sağlanması ve NADH oksidasyon reaksiyonunun amperometrik olarak saptanması esas alınmıştır. 0-20 mg/dL ölçüm aralığında R2 0,9955 doğrusallık elde edilmiş, tespit limiti 0,0524 mg/dL, ölçüm limiti 0,1587 mg/dL ve hassasiyet 0,3338 (mg/dL)/µA olarak saptanmıştır. Yapılan seçicilik çalışmalarıyla sistemin FA'ya özgü olduğu belirlenmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında geliştirilen sistemle valide yöntem olan HPLC metodu karşılaştırılmıştır. HPLC ölçümlerinin numune içerisindeki FA derişimlerine yakınlık doğruluk yüzdesi 83,1 iken geliştirilen test kitinin doğruluk yüzdesi 84,1 olarak hesaplanmıştır.