Kan dolaşımındaki kimyasalların doktorlar tarafından sürekli izlenmesiyle kişinin sağlığı konusunda oldukça ciddi bilgilere ulaşmak mümkündür. Örneğin glikozu ele alalım. Yakın zamanda keşfedilen FDA onaylı yapay pankreaslar sayesinde kan şekeri düzeyleri birkaç dakika içerisinde ölçülerek uygun dozda insülin takviyesi ile birçok diyabet hastasının hayatı kurtulacaktır.

Stanford Üniversitesi elektrik mühendisi H. Tom Soh tarafından yönetilen bir ekip, bu fikri daha da ileriye götürerek canlı hayvanların kan dolaşımındaki ilaç konsantrasyonunu gerçek zamanlı olarak izleyebilen ve de aynı zamanda kontrol edebilen evrensel bir biyosensör sistemi geliştirdiler.  Biyo-sensörlerin kullanımı ile çeşitli ilaçlar ve potansiyel olarak proteinler de dahil olmak üzere çok çeşitli moleküller ölçülebilir. Soh’a göre bu çalışmaların tamamlanması sayesinde oldukça güzel uygulamalar artık mümkün olabilecektir.

Küçük ölçekli elektronik biyosensör olan yapay pankreaslar ile diyabet hastaları için trombozdan kansere kadar hayati tehlike arz eden bazı durumlar için de kullanımı söz konusudur. Ayrıca antikanser ilaçları ve antibiyotikler gibi ilaçların uygulanmasında özellikle fayda sağlayacaktır. Gerçek zamanlı olarak ilaç veya enzim düzeylerini izleyebilen biyosensör sistemleri ile gerekli dozu doğru noktalarda ve doğru dozajlarda verilmesi oldukça önem arz eder. Çalışmaların ilerlemesi ile enfeksiyon ve kalp krizi gibi hastalıkların erken uyarısını sağlayan proteinlerin teşhisi de böylece mümkün olacaktır.

Soh ve arkadaşları, fare ve insanlar üzerinde kemoterapi ilacı ve antibiyotik mikromolar konsantrasyonların ölçülmesi için bu sensörü başarı ile kullandıklarını 2013’te bildirdiler.

Soh’un doktora sonrası araştırmacı Peter Mage, daha az ölçüm gecikmesi ile cihazı daha hızlı hale getirmeyi başarabilmiştir. Mage, yapay pankreasın kan şekeri düzeyimi kontrol ettiği gibi, canlı hayvanlardaki ilaç konsantrasyonunu da sürekli kontrol edebilen kapalı bir döngü sistemini de test etmiştir. Laboratuvar ortamında yapılan çalışmalara göre tavşanın bir kulağından sürekli çekilen kan sensöre gönderilir. Tavşana doksorubisin kemoterapi ilacı araştırmacılar tarafından enjekte edilerek çalışmalar başlatılır. Doksorubisin kemoterapi ilacı yaygın olarak kullanılmakla birlikte gerekli dozajlarda uygulanması oldukça zordur. Geliştirilen sensör ile ilaç konsantrasyonu ölçülerek, ölçüm sonuçları kan düzeylerini ideal seviyede tutmak için ilacın ne kadarının kullanılmaya başlanacağını belirten bilgisayarlı bir geribildirim sistemine gönderilir. Programlanabilir bir pompa yardımıyla belirlenen miktardaki ilaç hayvanın diğer kulağına enjekte edilir. Çalışmaya ait tüm detaylar ise 16 Aralık tarihli IEEE EMBS Mikro ve Tıpta Nanoteknoloji Konferansı’nda Soh tarafından sunulmuştur.

Cihaz, mikro-akışkan bir kanalı sandviçleyen iki camdan oluşmuş ve oluklu bir kurulum özelliğine sahiptir. Kanal altın elektrotlarla kaplanmış ve yapay DNA telleri ile aptamerler çıkıntı şeklinde dizayn edilmiştir. Hedef molekül bu noktaya geldiğinde aptamerin etrafını sarar. Düşük miktarda ölçülebilir bir akım artışı oluşturmak için cihazın alt uç kısmındaki elektronları altın elektrotlara aktarmak için uç kısım aşağı çekilir.

Kan hücreleri veya büyük boyutlu proteinler sistemi tıkama eğiliminde olduğundan, daha önceki aptamer tabanlı sensörler ile yapılan çalışmalarda kan için iyi sonuçlar henüz alınamamıştı. Şimdiye kadarki yapılan çalışmaların bu eksik yanı dikkate alınarak, Stanford araştırmacıları tarafından kan ile elektrot arasında bir filtre görevi görecek; büyük parçacıkları tutma özelliğine sahip olan ancak daha küçük boyuttaki hedef moleküllerin elektrotlara ulaşmasına izin veren bir tampon çözeltisi enjekte edildi.

Kullanılan aptamerlerin değiştirilmesi ile sensörün farklı molekülleri algılaması sağlanır. Geliştirilen sensör şu an için birkaç saat çalışıyor olmasına rağmen araştırmacılar, tek kullanımlık sensör elemanları ile daha uzun süreli cevap verme yeteneğine sahip sensör sistemleri elde etmeyi hedefliyorlar. Şimdi ise Soh ve ekibi pediatrik kanser uzmanlarıyla birlikte çalışarak çocuklardaki çeşitli ilaçların hassas terapötik etkilerini ölçebilmeyi planlıyor.

Kaynak : ieee.org

Haberi Çeviren : Elif Tuna

Üniversite : Eskişehir Osmangazi Üniversitesi (Ankara Üniversitesi – Analitik Kimya – Doktora Öğrencisi)

Bölüm : Kimya Mühendisliği

Mail : eliftuna_89@hotmail.com

Not : Haberlerin dergi yönetimi ile çevirene haber verilmeksizin yayınlanması, kopyalanması, kendi web sitenize eklenmesi kesinlikle yasaktır.  Bir yerde yayınlamayı düşünenler iletisim@inovatifkimyadergisi.com adresine ve de haberi çeviren arkadaşımıza mail atarak durumu belirtmeleri gerekmektedir.

İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.
×
İnovatif Kimya Dergisi aylık olarak çıkan bir e-dergidir. Kimya ve Kimya Sektörü ile ilgili yazılar yazılmaktadır.