Leishmaniasise karşı tanı amaçlı kağıt tabanlı mikroakışkan analitik tanı kiti tasarımı
Paper-based microfluidic analytical diagnostic kit design forleishmaniasis
Yazar: RUKEN DAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZEN CANIM ATEŞ
İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Leishmaniasis = Leishmaniasis ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Kâğıt tabanlı biyosensörler; taşınabilirliği, kolay ve ucuz üretim gibi nedenler ile yeni nesil kendi kendine çalışan mikroakışkan biyosensör olarak günümüzde tercih edilmektedir. Kağıt tabanlı mikroakışkan analitik cihazlar (μPADs) olarak bilinen ve son yıllarda bakım noktası (Point-Of-Care-POC) uygulamalarında sıkça kullanılan
biyosensörler özellikle biyomedikal uygulamalarda geleneksel diagnostik cihazların yerini almaya başlamıştır.
Leishmaniasis, enfekte dişi kum sineklerinin bulaştırdıkları ve deride geçmeyen yaralara yol açan, tedavi edilmediğinde öldürücü olabilen zootonik bir hastalıktır. Leishmaniasisin tanısında klinik yöntemler, moleküler yöntemler ve çeşitli laboratuvar yöntemleri kullanılmaktadır. Laboratuvar teknikleri genellikle maliyetli ve test
sonuçlarının uzun sürdüğü yöntemler olduğundan tedavilere geç başlanmaktadır. Bu kapsamda, bu tez çalışmasında leishmaniasis tanısında kullanılmak amacı ile kağıt tabanlı mikroakışkan analitik tanı kiti tasarımı amaçlanmıştır. Lazer yazıcı kullanılarak kağıt üzerine tasarlanmış olan desenlerin toner ile basımı yapılarak kağıt tabanlı mikroakışkan cihazlar için yeni bir fabrikasyon metodu geliştirilmiştir. Kağıt üzerinde oluşturulan hidrofilik kanalların kılcal akış performansını incelemek için Washburn testi yapılmıştır. Ayrıca, hidrofobik bariyerlerin ıslanabilirliği, temas açısı ölçülerek belirlenmiştir. Bu kapsamda hem gold nanopartikül hem de gold nanorodlar kullanılarak 8 farklı derişimde protein A ile konjugasyon yapılmıştır. Leishmaniasis teşhisi için hazırlanan konjugasyon çalışmalarında, ne yazık ki malzeme eksiklikleri nedeniyle düşük konsantrasyonlardan dolayı istenilen renk yoğunluğuna ulaşılamamıştır. Ancak sistemin çalışabilirliğini kontrol etmek amacıyla, SARS-CoV2 teşhisi için lateral flow yönteminde kullanılan hazır reaktifler, μPAD sisteminde denenmiş ve sistemin çalışabilirliğinin başarılı olduğu gözlemlenmiştir. Tez çalışması kapsamında geliştirilen sisteminin fabrikasyonu toner ile yapıldığı için şimdiye kadar gerçekleştirilen maliyeti en düşük ve en ulaşılabilir yöntemlerden biri olup başta leishmaniasis olmak üzere birçok hastalığın tanısında kullanılabilecek ticari ürün potansiyeli bulunmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Leishmaniasis, Kâğıt tabanlı mikroakışkan analitik cihazlar (μPAD), Biyosensör, Toner ile test kiti, Nanopartikül

Abstract:
Paper based biosensors; It is preferred today as a new generation self-powered microfluidic biosensor due to its portability, easy and cheap production. Biosensors, known as paper-based microfluidic analytical devices (μPAD) and used in a wide range of point-of-care analysis (Point-Of-Care-POC) applications in recent years, have
started to be used in biomedical applications, especially by replacing traditional diagnotic devices. Leishmaniasis is a zootonic disease transmitted by infected female sandflies that causes non-healing wounds on the skin and can be fatal if untreated. Clinical methods, molecular methods and various laboratory diagnostic methods are used in the diagnosis of leishmaniasis. Laboratory techniques are often costly and test results take
a long time therefore treatments are started late. For this reason, it is important to create a new diagnostic kit against this disease. In this content, in this thesis, it is aimed to design a paper based microfluidic analytical
diagnostic kit. In this thesis, a new fabrication method has been developed for paperbased microfluidic devices by printing the patterns designed on paper using a toner laser printer. Washburn test was performed to examine the capillary flow performance of hydrophilic channels created on paper with the help of toner. Also, the wettability
of hydrophobic barriers was determined by measuring the contact angle. In this context, it was conjugated with protein A at 8 different concentrations using both gold nanoparticles and gold nanorods. Unfortunately, in conjugation studies prepared for the diagnosis of leishmaniasis, the desired color intensity could not be reached due to the low concentrations studied due to lack of materials. However, in order to check the operability of the system, ready-made reagents used in the lateral flow method for the diagnosis of SARS-CoV-2 were tested in the μPAD system and it was observed that the system's operability was successful. Since the fabrication of the system developed within the scope of the thesis study is made with toner, it is one of the lowest cost and most accessible methods so far and has a commercial product potential that can be used in the diagnosis of many diseases, especially leishmaniasis.

Key words: Leishmaniasis, Paper-based microfluidic analytical devices (μPAD), Biosensor, Toner test kit, Nanoparticle