İçi boş mikroiğne bazlı dermal interstisyel sıvının örnekleme ve algılanması

Mikroiğne tabanlı biyoalgılama platformları, kan bazlı sağlık izleme cihazlarına umut verici bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Mikroiğneler (MN'ler), dermal interstisyel sıvıya (ISF) ağrısız ve kansız bir şekilde erişim sağlayarak çok çeşitli biyobelirteçlerin tespit edilmesine olanak tanımaktadır. Fonksiyolandirilmiş katı MN'leri kullanarak cilt içi biyobelirteç izleme, ISF örneklemenin zorlukları nedeniyle cazipliğini korusa da biyosensörlerin ISF örnekleme platformlarına biyosensörlerin entegrasyonuna yönelik ilgi giderek artmaktadır. ISF örnekleme işlemini, entegre biyosensörler aracılığıyla biyobelirteç seviyelerinin ölçümü takip edebilmektedir. Son dönemde, mikroakışkan tabanlı biyoalgılama cihazları, toplanan dermal ISF'te hedef biyobelirteçlerin tespit edilmesini sağlamak amacıyla içi boş mikroiğnelerle (HMN'ler) birleştirilmiştir. Bu tezde, örneklenen ISF ile biyosensörler arasında gerekli teması sağlamak amacıyla mikroakışkan ISF toplama odalarıyla entegre edilmiş HMN tabanlı platformların geliştirilmesi sunulmaktadır. Birinci bölüm, çeşitli HMN'lerin üretiminde ve bu cihazların farklı biyoalgılama sistemlerine entegrasyonunda kaydedilen son gelişmelerin kısa bir özetini sunmaktadır. İkinci bölümde, lazerle delme yöntemiyle üretilmiş HMN'lerin, ISF'nin sürekli olarak toplanmasını ve ardından glukoz ve pH seviyelerinin elektrokimyasal olarak algılanmasını sağlayan dokunmatik bir vakum kaynağı ile entegrasyonu gösterilmektedir. Giyilebilir vakum sistemi, kullanılan elastomerin kendini yenileme özelliğinden yararlanarak ISF örnekleme için gerekli negatif basıncı oluşturmaktadır. Geliştirilen dokunmatik sistem, canlı hayvanlarda yaklaşık 17 μL/saat ISF ekstraksiyon oranı göstermektedir. Platformun, hayvan modellerinde glukoz ve pH seviyelerinin sürekli sağlık izlemesinde kullanılabilirliği gösterilmiştir. Üçüncü bölümde, kolorimetrik yöntemleri kullanılarak toplanan ISF'te pH ve üre seviyelerinin ölçümü için hidrofilik 3D baskılı HMN tabanlı bir platform geliştirme çalışmalarımız sunulmaktadır. Çok kanallı MN'ler, yüksek hassasiyetli projeksiyon mikro-stereolitografi teknolojisiyle üretilmiş ve ardından mikroiğnelerin ISF toplama etkinliğini artırmak için plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) yöntemiyle bir oksit tabakası kaplanmıştır. Oksit tabakası, 3D baskılı filmlerin su temas açısını yaklaşık 72°'den 9°'ye düşürerek onları süperhidrofilik hale getirmiştir. Yüzeylerin geliştirilmiş ıslanabilirliği, mikroiğnelerin agaroz hidrojel ve sıçan deri örneklerinden sıvı alma kapasitesini artırmıştır. Geliştirilen yaklaşımın uygulanabilirliği, pH ve üre renk değişim algılamasıyla ex vivo olarak gösterilmiştir. Genel olarak, geliştirilen cihazlar, teknolojide önemli ilerlemeler sunmakta ve biyomedikal algılama ve tanısal uygulamaları geliştirme konusunda büyük bir potansiyel sergilemektedir.