Polymeerit syöpädiagnostiikassa käytettävissä elektrokemiallisissa sensoreissa

Abstract

Eri syöpätyyppien diagnostiikassa esiintyy edelleen merkittäviä haasteita, minkä vuoksi tarvitaan jatkuvasti parempia ja tehokkaampia menetelmiä syövän havaitsemiseksi. Syöpä jää usein tunnistamatta, mikä vaikeuttaa hoitoa ja heikentää potilaiden ennustetta. Nykyiset diagnosointimenetelmät, kuten kudosbiopsia, ovat usein invasiivisiä, kalliita ja aikaa vieviä. Tulevaisuudessa tarvitaan erityisesti herkkiä ja spesifisiä diagnostiikkamenetelmiä, jotka kykenevät havaitsemaan syövän ajoissa esimerkiksi biomarkkereiden avulla. Biomarkkereiden tunnistuksessa hyödynnetään sensoreita, jotka koostuvat tunnistuskomponentista, muuntimesta ja signaalinkäsittely-yksiköstä. Tunnistuskomponentin, kuten vasta-aineen tai nukleiinihapon, tehtävänä on tunnistaa analyytti ja sitoutua sen kanssa. Tämän jälkeen muunnin muuttaa vuorovaikutuksen sähköiseksi signaaliksi, jota voidaan vahvistaa tai käsitellä signaalinkäsittely-yksikössä. Elektrokemialliset sensorit perustuvat virran, jännitteen tai impedanssin mittaamiseen, jolloin signaalitasojen muutoksista voidaan määrittää biomarkkerin konsentraatio näytteessä. Elektrokemiallisten sensoreiden ominaisuuksia on mahdollista parantaa käyttämällä polymeerejä sensoreissa. Nämä voivat olla johtavia polymeerejä, hydrogeelejä, molekyylijäljenteisiä polymeerejä tai komposiitteja. Polymeerit ovat hyvin muokattavia, jonka takia niihin voidaan liittää erilaisia tunnistuskomponentteja riippuen siitä, mitä biomarkkeria halutaan tunnistaa. Polymeeripohjaiset elektrokemialliset sensorit ovat entistä herkempiä ja spesifisiä menetelmiä polymeerien ominaisuuksien vuoksi, mikä tekee niistä lupaavia välineitä syövän varhaisessa diagnostiikassa ja hoidon vasteen seurannassa.

Tutkielmassa käsitellään elektrokemiallisia DNA-sensoreita ja immunosensoreita, joilla voidaan tunnistaa plasmasta löytyviä rintasyövän biomarkkereita CA15-3 ja BRCA1, ja vertaillaan näiden sensoreiden soveltuvuutta syövän diagnostiikkaan. Lisäksi tarkastellaan polymeerejä poly(3,4-etyleenidioksitiofeeni) (PEDOT) ja polypyrroli (PPy), sekä niiden roolia ja merkitystä sensorin suorituskyvyn parantamisessa.