Page 54 - LabMedya - 69

54 SAĞLIK

COVID-19 HASTALIĞININ

ERKEN TANISINDA

BİYOSENSÖRLERİN ROLÜ

Zeynep PİRİNÇ

Aralık 2019’da Çin’in Wuhan şehrinde nedeni bilinmeyen pnömoni tespit etme üzerine yoğunlaştırdılar. Ortamdaki duymayan, alan etkili transistör (FET) tabanlı,
vakaları tespit edildi. 11 Şubat 2020’de Dünya Sağlık Örgütü bu COVID-19'da virüs konsantrasyonunu ölçmeyi hedefledikleri az miktarda analit kullanarak son derece
hastalığı, COVID-19 olarak tanımladı ve 11 Mart 2020’de pandemi bu biyosensör ile gelecekte tren istasyonu, hassas ve anlık ölçüm yapabilen bir biyosensör
ilan etti. Halk sağlığı uzmanlarınca bu patojenin şiddetli akut erken tanının hastane gibi kalabalık yerlerdeki virüs geliştirildi. Bu immünolojik tanı yönteminde
solunum sendromunun (SARS-CoV) genomu ile %80 benzer hastalığın seyri yoğunluğunun ölçülebileceği düşünülüyor. sensör, yüksek iletkenliğe sahip grafen
olduğunun anlaşılmasıyla beraber adı SARS-CoV-2 oldu. Hastalık, tabakalarla kaplandı ve grafene SARS-CoV-2
asemptomatik halde iken insandan insana yayılabilmesi açısından büyük Bir diğer sensör, RNA örneğini tespit etmeyi spike proteinine spesifik antikorlar eklendi.
nedeniyle kısa sürede oldukça büyük bir pandemi haline geldi. bir önem taşı- mümkün kılan optik sensördür. Jin Wang ve Antikorun SARS-CoV-2 spike proteinine
spesifik olduğu, ELISA yöntemiyle kanıtlandı
arkadaşlarının LSPR (Lokalize Yüzey Plazmon
Hastalığı teşhis etmek için kullanılan mevcut yöntemler; ması nedeniyle Rezonansı) teknolojisi kullanarak geliştirdiği (Spike proteininin kullanılma nedeni; yüksek
bilgisayarlı tomografi, RT-PCR ve immunoassay testlerdir. birçok yöntem biyosensör, yazarların nanoadacık olarak oranda immünojenik olması ve koronavirüsler
RT-PCR (Revers transkriptaz-polimeraz zincir reaksiyonu), tanımladığı nanoyapılardan oluşur ve bir cam arasında aminoasit dizisi çeşitliliği sayesinde
virüsün genetik kodunu teşhis eden bir testtir. Ancak yanlış üzerinde çalı- substrat üzerinde yerleşik haldedir. Altın SARS-CoV-2’ye spesifik olmasıdır.). Sensör;
sonuçlar verebilmesi, zaman alıcı olması, nazofaringeal sürüntü şılmaktadır. Bu nanoadalara SARS-COV-2’nin tamamlayıcı RNA kültürlenmiş SARS-CoV-2 spike proteinini,
almanın rahatsız edici olması dolayısı ile çocuk ve yaşlılarda dizileriyle eşleşen, yapay olarak sentezlenmiş sağlıklı ve COVID-19 hastalarından alınan
tolere edilememesi, numunenin kalifiye bir personel tarafından yöntemlerden DNA reseptörleri tutturulmuştur. Sensörün nazofaringeal sürüntülerdeki spike proteinini
alınması ve karmaşık cihazlar gerekmesi gibi nedenlerden biri biyosensör reseptörleri tamamen, virüsün RNA dizisi için başarıyla saptamıştır. Araştırmacılar bu
ötürü dezavantajları mevcuttur. İmmunoassay testler ise tamamlayıcı dizilerden oluşur. Nanoadalar sensörün diğer viral hastalıkların teşhisi için
vücudun virüsle savaşmak için ürettiği antikorları saptar. Ancak teknolojisidir. uyarıldıklarında gelen ışık belli bir dalga boyuna uyarlanabilir olduğunu düşünüyorlar.
antikorların ortaya çıkmasının ilk maruziyetten haftalar veya Biyosensör, dönüşür ve nanoyapının etrafında plazmonik
aylar sonra olabilmesi, ayrıca pozitif antikor sonucunun önceki yakın alan oluşur. Moleküller biyosensörün Plazmonik fototermal (PPT) biyosensörler;
maruziyeti gösteriyor olabilmesi gibi nedenlerden ötürü COVID- kusursuz bir yüzeyine bağlandıktan sonra plazmonik yakın ortam sıcaklığında tamamlayıcı olmayan
19’u teşhis ve takip etmek için yeni, düşük maliyetli, güvenilir işleyişe sahip alan içerisindeki lokal kırıcı indeks değişir. RNA dizilerinin DNA dizilerine bağlandığının,
ve hızlı sonuç veren bir teknoloji geliştirme çabaları son hızla Cihazın arkasında bulunan optik sensör, bu bunun da yanlış okumaya neden olduğunun
devam etmektedir. biyolojik temelli değişiklikleri ölçer ve örneğin incelenen RNA’yı gözlemlenmesiyle beraber bu durumu ortadan
sistem ile tekno- içerip içermediği saptanır. kaldırmak için geliştirilmiştir. Bu sensörlerde,
COVID-19, solunum yolu ile bulaşan ve önlem alınmaması sensör üzerindeki DNA dizilerine doğru
durumunda kısa sürede geniş kitlelere yayılabilen bir hastalıktır. lojinin birleştiril- Grafen bazlı elektrokimyasal biyosensörlerin; tamamlayıcı RNA dizilerinin bağlanması için
Erken tanının hastalığın seyri açısından büyük bir önem miş halidir. küçük moleküller, proteinler, bakteriler, metal nanoyapılara belli bir dalga boyunda lazer
taşıması nedeniyle birçok yöntem üzerinde çalışılmaktadır. iyonları ve nükleik asitler gibi çeşitli hedefleri ile ısı uygulanır. Tek iplikli olan virüs RNA’sı
Bu yöntemlerden biri biyosensör teknolojisidir. Biyosensör, saptayabildiği bilinmektedir. Bu nedenle Alafeef tamamlayıcı zincirini bulursa çift iplikli hale
kusursuz bir işleyişe sahip biyolojik temelli sistem ile ∕ ve ekibi tarafından antisens oligonükleotidlerle gelir. Buna hibridizasyon denir. Çift zincirin
teknolojinin birleştirilmiş halidir. Analiz edilecek madde yönlendirilmiş grafen bazlı elektrokimyasal ayrılmasına ise denatürasyon denir ve erime
(analit) ile etkileşime girip onu tanıyan biyokimyasal kısım bir biyosensör çipi geliştirildi. 22 COVID-19 sıcaklığında olur. Ortam sıcaklığı erime
ve tanıma sonucu elde edilen veriyi alıp elektronik cihazlara pozitif, 26 COVID-19 negatif bireyle bir çalışma sıcaklığından düşükse tamamlayıcı olmayan
(genelde bilgisayar işlemcisine) ileten elektriksel kısımdan yapılıp sensörün etkinliği gösterildi. Kağıt RNA dizileri DNA dizilerine bağlanabilir. Ortam
(transdüser) oluşup biyolojik, kimyasal veya biyokimyasal sinyali tabanlı bu sensörün yapımında viral N-genini sıcaklığı erime sıcaklığından orta derecede
ölçülebilir ve işlenebilir elektriksel sinyale çevirir. Günümüzde (nükleokapsid fosfoprotein) hedeflemek düşükse yalnızca tamamlayıcı RNA dizileri
nanoteknolojinin gelişimi sayesinde daha küçük, daha hassas, için ona özgü antisens oligonükleotidlerle DNA dizilerine bağlanır. Sıcaklığı bu şekilde
ucuz ve uzun ömürlü biyosensörler üretilebilmektedirler. kaplanmış altın nanoparçacıklar kullanıldı. tutmak için PPT etkisi olan biyosensörler
Bu teknoloji; tüm laboratuvarlarda uygulanabilir ve duyarlı Sensör; 5 dakikadan az bir sürede viral RNA’yı kullanılmaktadır.
olması, işlemlerin kısa sürmesi ve işlemler sırasında fazla tespit edebilmesinin yanı sıra oldukça hassas,
zamana, analite, yüksek fiyatlı cihazlara, kimyasallara ihtiyaç düşük maliyetli, taşınabilir ve uygulaması Biyosensörlerin tasarımındaki en büyük
duyulmaması gibi nedenlerden ötürü araştırmacıların ilgisini kolaydır. Sensör, N-geninin iki ayrı bölgesini zorluk çok düşük şiddetteki sinyali
çekmekte; kan örneklerinin analizi, bulaşıcı hastalıkların teşhisi, aynı anda hedefleyebilecek düzeydedir ve yakalayabilmeleridir. Bu noktada sinyali
ilaç taraması, gıda analizi gibi çeşitli konularda biyolojik ve bu özellik, bölgelerden birinin mutasyona amplifiye etmek için nanomalzemeler
kimyasal etken maddelerin tespit edilmesinde kullanılmaktadır. uğraması durumunda sensörün güvenirliğini ile etiketleme yapılabilmektedir.
Biyosensörlerin; hücre tabanlı biyosensör, optik biyosensör, sağlamaktadır. Hem grafen hem altının Nanomalzemelere dayalı biyosensörlerin
FET tabanlı biyosensör, plazmonik fototermal biyosensör, yüksek iletkenlik ve hassasiyete sahip olması birçok viral enfeksiyonun teşhisindeki
nanosensör, immunosensör gibi çeşitleri mevcuttur. sayesinde üretilen sensör, elektrik sinyalindeki potansiyelleri bilinmekle beraber COVID-19
değişiklikleri saptamada oldukça hassastır. erken teşhisinde de kullanılabilecekleri
Hücre tabanlı biyosensörlerde canlı hücre biyosensöre Araştırmacılar sensörün; LED ekran, Wi-Fi, düşünülmektedir. Li ve arkadaşları tarafından
doğrudan entegre haldedir. Hücre, doğal olarak reseptörlerden, Bluetooth üzerinden bir masaüstü cihazla altın nanopartikül kullanılarak hazırlanan
enzimlerden ve iyon kanallarından oluştuğu için biyolojik olarak entegre edildiğinde doktor muayenehanesinde lateral akış immunoassay testi, serum
aktif analitler hedeflenebilmektedir. Deneysel çalışmalar, SARS- hatta evde dahi uygulanabilir ve birçok örneğindeki SARS-CoV-2’yi 15 dakika içinde
CoV-2’nin hava yoluyla bulaşabileceğini, aerosol içindeki hava hastalığın teşhisi için uyarlanabilir olduğunu tespit edebilmektedir. Ayrıca IgG ve IgM’yi
örneğinde 3 saat kalabileceğini ve bunun bulaşıcılıkta önemli ifade ediyorlar. aynı anda tespit etme özelliği sayesinde farklı
bir etken olduğunu göstermiştir. Hastalık ortaya çıkmadan önce enfeksiyon evrelerindeki hastaları teşhis
havadaki virüs vb. patojenleri tespit etmesi için hücre tabanlı bir RT-PCR, viral RNA’nın hazırlanması dahil en az edebilmektedir (Maruziyeti izleyen ilk 3-5 gün
biyosensör üzerinde çalışan Jin Wang ve arkadaşları hastalığın 3 saat sürer. Bu nedenle Seo ve arkadaşları içinde IgM’nin ortaya çıktığı, ardından ilk hafta
patlak vermesiyle beraber çalışmalarını havadaki SARS-CoV-2’yi tarafından numune ön hazırlığına gerek