Vücut sıvılarında kemik yapım-yıkım biyobelirteç tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi

Kemik dokusu, sürekli bir oluşum ve yıkım döngüsü sergileyen dinamik bir yapıya sahiptir. Bu döngüdeki dengenin sürdürülmesi, metabolik kemik hastalıkları ve ilişkili patolojilerin patofizyolojisinin aydınlatılması açısından kritik öneme sahiptir. Kemik metabolizmasının biyokimyasal göstergeleri olarak, Prokollajen Tip I N-Terminal Propeptit (PINP) ve β-C-Terminal Telopeptit (β-CTX) gibi temel biyobelirteçler bu süreçlerin izlenmesinde merkezi rol oynamaktadır. Mevcut analitik yöntemlerin (örn. ELISA, ECLIA) yüksek maliyetler ve uzun işlem süreleri ile sınırlı olması, bu biyobelirteçlerin hızlı, yüksek hassasiyetli ve uygun maliyetli ölçümü için biyosensör teknolojilerinin geliştirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, kemik oluşumu ve yıkımını eş zamanlı izlemeye yönelik bir elektrokimyasal biyosensörün tasarımı ve optimizasyonuna odaklanmıştır. Geliştirilen sensörün analitik performansını değerlendirmek amacıyla, PINP ve β-CTX düzeylerinin ölçümünden elde edilen değerler, mevcut üç farklı analitik yöntemle karşılaştırılmış ve yapay serum, tükürük ve idrar örnekleri üzerindeki avantajları değerlendirilmiştir. Sensör sistemi, altın elektrot yüzeyinin 3-merkaptopropiyonik asit (MPA) ile modifikasyonu ve ardından PINP ve β-CTX'e özgül antikorların immobilizasyonu ile oluşturulmuştur. Elektrot yüzey modifikasyonunun etkinliği ve biyobelirteç tanıma kapasitesi, Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ve Döngüsel Voltametri (CV) teknikleri kullanılarak detaylıca karakterize edilmiştir. Sensörün analitik performansı, Fe(CN)₆⁴⁻/Fe(CN)₆³⁻ redoks çifti kullanılarak değerlendirilmiş ve biyobelirteçlerin düşük konsantrasyonlarda dahi yüksek hassasiyetle tespit edilebildiği kanıtlanmıştır. Bulgularımız, geliştirilen biyosensörün yüksek hassasiyet, seçicilik ve mükemmel tekrarlanabilirlik sergilediğini göstermektedir. Yapay biyolojik örneklerde üç farklı yöntemle gerçekleştirilen ölçümlerin karşılaştırmalı analizi sonucunda, biyosensörün tespit doğruluğu ve veri geçerliliği açısından geleneksel ECLIA ve ELISA tekniklerine eşdeğer olduğu belirlenmiştir. Dolayısıyla, geliştirilen biyosensör; düşük maliyeti, yüksek hassasiyeti ve hızlı sonuç verme potansiyeli ile bu geleneksel yöntemlere alternatif bir analitik platform olarak önerilmektedir. Ayrıca, invaziv olmayan tükürük ve idrar örneklerinin kullanımıyla ilgili bulgularımız, bu örnek matrislerinin serum örneklerine etkili bir alternatif olabileceğini desteklemektedir. Sonuç olarak, tasarlanan elektrokimyasal biyosensör, kemikle ilgili metabolik hastalıkların erken teşhisi ve izlenmesi için yenilikçi bir biyomühendislik çözümü sunmaktadır.

Anahtar Kelime: Biyosensörler = Biosensors