COVID-19'un Algılanması için Kağıt Tabanlı Biyosensör


Bir süredir hayatımızı olumsuz etkileyen Covid-19 virüsüne karşı ülkemizde ve dünyada çeşitli aşı ve test çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmalar sırasında yayılan virüsü izlemek ve kontrol altına alınacak yöntemleri belirlemek için yapılan testler önemli bir rol oynamaktadır.


Güncel durumda 2 çeşit COVİD-19 testi bulunmaktadır. Bunlardan ilkinde RT-PCR ve nükleik asit hibridizasyon yöntemi tercih edilmektedir. FDA onaylı teşhis testlerinde de bu yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemin gereken süre, uzman personel ihtiyacı ve ekipman gibi dezavantajları vardır. Kullanılan ikinci test çeşidinde ise antikorların saptanmasına odaklanılmaktadır. Bu yöntem ise saptanabilir antikorun üretilmesi için uzun bir zaman dilimine ihtiyaç duymaktadır. Bu durum ise testi yetersiz kılmaktadır.


Son yıllarda araştırmacılar, hastalıkların tespitlerinde, grafen gibi 2B nanomateryaller kullanarak anlık tespitlerde bulunan biyosensörleri elde etmişlerdir. Bu sensörler sahip oldukları hassasiyet, düşük üretim maliyeti ve hızlı algılama gibi avantajlara sahiptir. Biyomühendislik yüksek lisans öğrencisi Maha Alafeef ve ekibi SARS-CoV-2 genetik materyalinin varlığını seçici olarak tespit etmek için elektriksel okuma kurulumuna sahip grafen bazlı , kağıt tabanlı bir elektrokimyasal biyosensör geliştirdi. Profesör Dipanjan Pan liderliğindeki ekip, bulgularını ACS (American Chemical Society ) Nano'da bildirdi .

Üretilen biyosensör iki bileşenden oluşmaktadır. Bunlar, elektriksel okumayı ölçmek için bir platform ve viral RNA’nın varlığını tespit etmek için kullanılan problardır. Araştırmacılar, iletken bir film oluşturmak için ilk önce filtre kağıdını grafen nanoplatelet katmanıyla kaplayıp, ardından elektriksel okuma için bir temas pedi olarak grafenin üstüne önceden tanımlanmış bir tasarıma sahip altın bir elektrot yerleştirmişlerdir. Hem altın hem de grafenin yüksek hassasiyet ve iletkenliğe sahip olması, platformu elektrik sinyallerindeki değişiklikleri tespit etmek için daha hassas bir hale getirmiştir.


Mevcut RNA bazlı COVID-19 testleri, SARS-CoV-2 virüsünde N-geninin (nükleokapsid fosfoprotein) varlığını taramaktadır. Araştırma ekibi tasarladıkları biyosensör için , N-geninin iki bölgesini hedeflemek için antisens oligonükleotid (ASO'lar) probları tasarlamışlardır. İki bölgenin hedeflenmesi, bir bölgenin gen mutasyonuna uğraması durumunda sensörün güvenilirliğini sağlamaktadır. Bunlara ek olarak, altın nanopartiküller (AuNP), SARS-CoV-2 RNA’sı için ultra hassas bir algılama probunu temsil eden tek sarmallı nükleik asitlerle (ssDNA) kaplanmıştır.


Viral RNA'nın bu problarla hibridizasyonu, sensör elektrik yanıtında bir değişikliğe neden olmaktadır. AuNP kapakları ise elektron transferini hızlandırıp, algılama platformu üzerinden yayınlandığında çıkış sinyalinde bir artışa neden olarak virüsün varlığını göstermektedir.

Tasarlanan biyosensörün performansı, COVID-19 pozitif ve negatif numuneler kullanarak test edilmiştir. Test sonuçlarında ise pozitif numunelerin voltajında ​​negatif olanlara kıyasla önemli bir artış gösterdiği ve viral genetik materyalin varlığını beş dakikadan daha kısa bir sürede doğruladığı görülmüştür. Viral yük, enfeksiyonun ilerlemesinin önemli bir niceliksel göstergesidir ve mevcut tanı yöntemlerini kullanarak ölçmek için bir zordur ancak tasarlanan sensör , bu örneklerde viral RNA yüklerini ayırt etmeyi başarmıştır.


Taşınabilirliği ve düşük maliyeti nedeniyle geniş kapsamlı uygulamalara sahip olan biyosensör, mikrodenetleyiciler ve LED ekranlarla veya Bluetooth veya wifi aracılığıyla bir akıllı telefonla entegre edildiğinde, doktor muayenehanesinde veya evde bakım noktasında kullanılabilmektedir. Araştırma ekibi ise bu sensörün, COVID-19'un ötesinde sistemin birçok farklı hastalığın tespiti için uyarlanabilir olduğunu öngördüklerini söylemişlerdir.


Maha Alafeef ise tasarladıkları biyosensör için; “Araştırma projemin gerçek dünyadaki bir problemi çözmede etkisi olduğunu görmekten mutluyum. Son olarak Doktora Danışman Profesör’üm Dipanjan Pan’a sonsuz desteği için, araştırma bilimcisi Dr. Parikshit Moitra’ya ve araştırma asistanı Ketan Dighe’ye bu çalışmanın başarısına yönelik yardım ve katkılarından dolayı teşekkür ediyorum.” demiştir.


Orijinal habere buradan ulaşabilirsiniz.