Mikroiğne dizileri kullanılarak interstisyel sıvıdan kardiyak biyobelirteçlerin faradaik olmayan yöntemle algılanması

Son yıllarda, mikroiğne tabanlı biyosensörler sürekli ve minimal invaziv sağlık takibi için umut verici bir teknoloji olarak öne çıkmıştır. Elektrokimyasal ve optik yaklaşımlar da dahil olmak üzere çeşitli algılama yöntemleri bu platformlara başarıyla entegre edilmiştir. Ancak, mikroiğne sistemlerine faradaik olmayan algılama yöntemlerinin entegrasyonu sınırlı kalmaktadır. Faradaik olmayan algılama, yük transfer reaksiyonları olmaksızın analit kaynaklı arayüz kapasitans değişimlerini tespit eder ve bu özelliğiyle, kardiyovasküler sağlık için biyobelirteçlerin erken ve doğru saptanmasında markör gerektirmeyen biyosensörlerin geliştirilmesine özellikle uygundur. Bu boşluğu gidermek amacıyla, bu tez, kardiyak troponin I'yi (cTnI) doğrudan interstisyel sıvıdan ölçmek için faradaik olmayan kapasitif algılama prensiplerini kullanan yeni bir mikroiğne tabanlı iç içe geçmiş elektrot biyosensörü sunmaktadır. Mikroiğne tabanlı kapasitif sensör tekrarlanabilir bir süreçle üretilmiş ve ardından anti-cTnI antikorları ile fonksiyonelleştirilmiştir. Kapasitansın normalize edilmiş yüzde değişimi (%∆C/C), sensör yanıtındaki tutarlılığı artırmak için analitik çıktı olarak kullanılmıştır. Elektrot–elektrolit arayüzündeki doğal elektriksel çift katman olgusundan yararlanan sensör, hem in vitro hem de in vivo karakterizasyon ile doğrulanan etkili tespit yetenekleri göstermiştir. Sensör, 3.27 pg/mL tespit limitine ve 15 dakikanın altında toplam analiz süresine ulaşmıştır. Ek olarak, bu mikroiğne sensörü, kablosuz ve sürekli izlemeyi sağlayan pasif bir antenle başarıyla entegre edilmiştir. Ayrıca, önerilen platform interstisyel sıvı içerisinde çalıştığından, hem bireyler arası hem de aynı bireyde zaman içinde değişebilen bileşim farklılıklarından doğal olarak etkilenmektedir. İyonik gücün bu tür dalgalanmalarının arayüz kapasitansını ve genel sensör performansını etkilemesi nedeniyle, bir kalibrasyon düzeltme yöntemi geliştirilmiştir. Bu yaklaşım, ortamın iyonik dirençliliğinin elektriksel çift katman kapasitans değişimleri üzerindeki etkisini gerçek zamanlı empedans ölçümleri ile dikkate alarak biyobelirteç ölçümünün sağlamlığını ve güvenilirliğini artırmaktadır. Önerilen modelin mikroiğne sensör ile cTnI tespitindeki doğruluğu artırmadaki etkinliği validasyon deneyleri ile değerlendirilmiştir. Genel olarak bu çalışma, kardiyak biyobelirteçlerin takibi için fizyolojik uyarlanabilirliği ve doğruluğu artırılmış, entegre, faradaik olmayan, mikroiğne tabanlı bir çözüm sunarak minimal invaziv biyosensör alanına katkı sağlamaktadır.