| Περίληψη |
Στο πρώτο μέρος της παρούσας διατριβής παρουσιάζεται συνοπτικά το πεδίο των βιοαισθητήρων δίνοντας έμφαση σε πρόσφατες εφαρμογές που αφορούν τον τομέα της υγείας. Αρχικά δίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή σχετικά με την ανάπτυξη των πρώτων βιοαισθητήρων, και στη συνέχεια περιγράφονται οι βασικές κατηγορίες και τα χαρακτηριστικά τους. Παράλληλα, παρουσιάζεται μια σύντομη βιβλιογραφική ανασκόπηση για κάθε τύπο βιοαισθητήρα, εισάγοντας τις πιο πρόσφατες έννοιες, τεχνολογίες και βιοϊατρικές εφαρμογές. Τέλος, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις βασικότερες εξελίξεις στον τομέα των ακουστικών/πιεζοηλεκτρικών βιοαισθητήρων, αναδεικνύοντας τα πολυάριθμα πλεονεκτήματα τους, και το ευρύ φάσμα εφαρμογών. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης, παρουσιάζεται η σχεδίαση και ανάπτυξη μιας φορητής και χαμηλού κόστους πλατφόρμας επιφανειακών ακουστικών κυμάτων (Surface Acoustic Wave, SAW) για την ανίχνευση μοριακών προϊόντων (DNA). Σε πρώτο βήμα, αξιολογούνται οι δυνατότητες και οι περιορισμοί δύο διαδεδομένων πιεζοηλεκτρικών υποστρωμάτων, συγκεκριμένα του χαλαζία (Quartz) και του τανταλικού λιθίου (LiTaO3). Το τελευταίο υπόστρωμα παρουσίασε σε ολόκληρο το φάσμα συχνοτήτων εκτενή θόρυβο, και έγινε προσπάθεια ελαχιστοποίησης αυτού. Από τις μετρήσεις των ακουστικών αποκρίσεων σε πρότυπα γλυκερόλης με διαφορετικό ιξώδες, βρέθηκε πως οι αισθητήρες με υπόστρωμα χαλαζία είναι πιο ευαίσθητοι. Παράλληλα με την αξιολόγηση των ακουστικών υποστρωμάτων, παρουσιάζεται με επιτυχία η χρήση ενός αναλυτή ανοικτού κώδικα και εξοπλισμού χαμηλού κόστους. Το επόμενο βήμα προς την ανάπτυξη της πλατφόρμας, είναι η αξιολόγηση της ικανότητας επαναχρησιμοποίησης των ακουστικών αισθητήρων και παράλληλα η μελέτη εναλλακτικών προσεγγίσεων στην κατασκευή κυψελών ελεγχόμενης ροής για τη μείωση του συνολικού κόστους. Συγκεκριμένα, οι αισθητήρες χαλαζία δοκιμάστηκαν για μεγάλο αριθμό πειραμάτων και αξιολογήθηκαν διαφορετικές προσεγγίσεις ως προς τον καθαρισμό της επιφάνειας, υποδεικνύοντας πως το ξέπλυμα με νερό και το απαλό τρίψιμο των συσκευών με βαμβάκι ή βαμβακοφόρο στειλεό μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του αισθητήρα έως και 13 δοκιμές. Επιπλέον, κατασκευάστηκαν πειραματικές διατάξεις μικροκυψελών ροής από κοινά εργαστηριακά υλικά και εξετάστηκαν ως προς τη διατήρηση του ακουστικού σήματος και στην τροφοδότηση της επιφάνειας των αισθητήρων με δείγματα, αποφεύγοντας τυχόν διαρροές. Τέλος, η διάταξη και το πρωτόκολλο που παρουσιάζονται, δοκιμάστηκαν για την ικανότητά τους να ανιχνεύουν μοριακούς στόχους. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε DNA βακτηριακών κυττάρων Salmonella, που προέκυψε ύστερα από ισόθερμη αντίδραση πολλαπλασιασμού με τη χρήση της μεθόδου LAMP. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν πως η παρούσα ακουστική διάταξη δύναται να εντοπίσει έως και 100 βακτηριακά κύτταρα. Συμπερασματικά, τα ευρήματα της παρούσας μελέτης υποδεικνύουν πως για την ανάπτυξη μιας φορητής ακουστικής πλατφόρμας θα πρέπει να βελτιστοποιηθούν αρκετές βιολογικές και τεχνολογικές παράμετροι, επομένως, περαιτέρω έρευνα θα επικεντρωθεί κυρίως σε εναλλακτικές λύσεις στα συστήματα μικρο-ρευστομηχανικής (microfluidics), στην απλοποίηση της απαιτούμενης οργανολογίας και στην αύξηση της ευαισθησίας.
|
Αναζήτηση
