Bu nanosensör, özellikle bu hastalıkların gelişiminde rol oynayan nörotransmitterlerin varlığını veya yokluğunu belirler. Bunu yaparken çam yaprağı özlerinden elde edilen altın nanoparçacıkları, ultrason teknolojisi ve bu maddeleri tespit eden elektrokimyasal bir sensörü birleştirir.
Nanosensör hangi sinyalleri tespit ediyor?
Sensör, kan serumu örneklerinde dopamin ve serotonin seviyelerini ölçer. Bu kimyasal bileşikler Alzheimer, Parkinson ve bazı kanser türlerinde biyobelirteç olarak görev yapar. Düşük enerji tüketimiyle üretilen bu cihaz, bir glukometre (şeker ölçer) gibi çalışır: Beyindeki haberci görevini üstlenen bu iki maddenin seviyelerini ölçer ve sonuçlar daha sonra bir sağlık uzmanı tarafından yorumlanır.
Çam iğnelerinden elde edilen bileşikler
Sensörün geliştirilmesi sırasında uzmanlar, döngüsel ekonomi prensiplerini kullanarak laboratuvarda iki paralel süreç yürüttü. Bir yandan çam ağaçlarının iğne şeklindeki yaprakları (pinocha) kullanıldı. Bu yapraklardan elde edilen sulu ekstrakt, yüksek enerjili ultrason teknolojisiyle altın nanoparçacıkların sentezinde kullanıldı. Bu bitkisel atıklardan elde edilen metal nanoparçacıklar sayesinde sensör, insan serumunda dopamin ve serotonin yoğunluklarını tespit edebiliyor.
Araştırmacı José María Palacios Santander’e göre bu nanoparçacıklar 100 nanometreden daha küçük boyuta sahip (bir virüs büyüklüğünde). Bu da sensörün aynı anda birden fazla nörotransmitteri daha hassas şekilde tespit etmesini sağlıyor. Araştırmada yaklaşık 50 nanometre büyüklüğünde parçacıklar elde edildi; bu da bir insan saç telinin kalınlığından yaklaşık 1.400 kat daha küçüktür.
Sentez süreci, çam iğnelerinin toplanması, yıkanması, öğütülmesi ve ultrasonla işlenmesiyle başlar. Bu işlem sonucunda elde edilen bileşikler, çözünür altın tuzunu yüksek reaktif özellikte nanometrik altına dönüştürür. Çözeltinin sarıdan kırmızımsı renge dönüşmesi, nanoparçacıkların oluştuğunu gösterir.
Daha sonra bu parçacıklar, bir Sonogel-Karbon elektrota entegre edilir ve bu yapı dönüştürücü (transdüser) görevi görür. İnsan serumuyla temas ettiğinde sensör aktive olur ve dopamin ile serotonin seviyelerini hassas şekilde ölçer.
RSC Advances dergisinde yayımlanan çalışmada, araştırmacılar sensörün uygulanabilirliğini test etmek için gönüllü bağışçılardan alınan gerçek kan serumlarıyla in vitro deneyler gerçekleştirdi. Cádiz Üniversitesi’nden araştırmacıya göre, laboratuvar testlerinde cihazın doğruluk ve güvenilirliği pratik uygulamalarda neredeyse %100’e ulaştı.
Yüksek hassasiyet, düşük maliyet
Bu teknolojinin başlıca avantajları arasında çok düşük konsantrasyonları bile tespit edebilen yüksek hassasiyet, düşük enerji tüketimi (bir LED ampulden daha az) ve yaklaşık 0,15 euro gibi çok düşük maliyet bulunuyor. Ayrıca elektrotun parlatılması ve nanoparçacıkların yenilenmesiyle sensör binlerce kez yeniden kullanılabiliyor.
Araştırma ekibi, cihazı küçültmek için çalışmalarını sürdürüyor. Amaç, bu teknolojiyi yamalar veya kapsüller gibi taşınabilir sistemlere entegre ederek kan almaya gerek kalmadan gerçek zamanlı ölçüm yapılmasını sağlamak.