Sähkökemialliset aptasensorit naishormonien mittauksessa

Abstract

Aptameerit ovat yksijuosteisia DNA- tai RNA-ketjuja, joiden kykyä tunnistaa ja sitoutua kohdemolekyyliin voidaan käyttää biosensorien tunnistinosana. Aptameerin rakenne muuttuu kohteen sitomiseksi, esimerkiksi estradiolia sitova aptameeri laskostaa estradiolimolekyylin sisäänsä. Aptameerien valmistus perustuu iteratiiviseen synteesimenetelmään, jolla saadaan erittäin tarkasti kohdemolekyylejä tunnistavia aptameereja. Aptameerien muita etuja ovat tasalaatuisuus, rakenteen palautuvuus ja mahdollisuus kemialliseen muokkaukseen.

Aptameerien muokkausta käytetään hyödyksi aptameerien kiinnittämisessä sähkökemiallisten aptasensorien muuntimena toimivien elektrodien pinnalle. Erilaisia nanomateriaaleja käytetään elektrodeissa aptameerien kiinnittämisen lisäksi vahvistamaan mitattavaa signaalia. Voltammetria on yleisesti sensoreissa käytetty sähkökemiallinen mittausmenetelmä, jossa työelektrodilla tapahtuva hapetus-pelkistysreaktio on verrannollinen mitattavan hormonin pitoisuuteen. Koska naishormonien pitoisuudet näytteissä ovat matalia, tarvitaan niiden havaitsemiseen erittäin herkkiä sensoreita. Esimerkiksi merkkiaineita käyttämällä voidaan vahvistaa signaalia, jolloin sensorien herkkyys paranee.

Naishormoneja mittaavia aptasensoreita kehitetään esimerkiksi lääketieteellisestä diagnostiikkaa varten, jossa ne soveltuvat käytettäväksi vieritesteissä sekä hormonitasojen omaseurannassa. Tutkielmassa tarkastellaan estradiolin, progesteronin, gonadoliberiinin ja luteinisoivan hormonin mittaamiseen käytettäviä sähkökemiallisia aptasensoreita keskittyen erityisesti viimeisten viiden vuoden aikana raportoituihin sensorirakenteisiin. Mainittavaa kehitystä on tapahtunut sensorien mittausherkkyydessä, verinäytteiden aiheuttamien mittausongelmien ratkaisemisessa, sekä vaihtoehtoisia näytteitä, kuten sylkeä tai hikeä, käyttävien sensoreiden kehityksessä. Aptasensoreilla on potentiaalia etenkin kannettavien ja jatkuvan omaseurannan mahdollistavan sensorien saralla, mutta lisää tutkimuksia tarvitaan sensorien toistettavuudessa ja uudelleenkäytettävyydessä ennen kuin nykyiset laboratorio-olosuhteissa käytettävät sensorit soveltuvat tuotantoon.