Beyin Hastalıklarının Tanı ve Tedavisinde Yeni Yöntem: İn Vivo Mikrosensör Teknolojisi

Abstract

Beyin hastalıklarının birçoğunun sinaptik aralıklarda görev yapan nörotransmitterlerin beyindeki bazal seviyelerindeki değişiklikler veya sinaptik aralıktan uzaklaştırılma parametrelerinde gelişen aksaklıklar sonucu oluştuğu düşünülmektedir. Bu proje kapsamında beyin hastalıklarının tanı, tedavi ve izleminde kullanılmak üzere gerekli biyouyumlu sensör, kablosuz nörotransmitter algılama cihazı ve yeni bir yazılım üretilmiştir. Beyin nörotransmitter konsantrasyonlarını algılayabilen biyouyumlu sensörlerimizin fabrikasyonu üç aşamadan oluşmaktadır. Bunlar sırasıyla mikroelektrotların fotolitografik yöntemlerle üretimi, paketlenmesi ve seçici kimyasal bariyerlerle kaplanmasıdır. Üretilen sensörler düşük maliyetli ve biyouyumludur. Uyguladığımız yeni bariyerler selektivite ve sensitivite değerlerini yükseltmiştir. Ürettiğimiz sensörlerden gelen konsantrasyon bilgisine ilişkin akımın işlenmesinde kullanılan cihaz bu proje kapsamında üretilmiştir. Bu cihaz, nA seviyesindeki nörotransmitter konsantrasyonu kaynaklı akımları 107 kat yükseltmektedir. Üretilen cihaz, denekler üzerinde taşınabilmesi için oldukça küçük ve hafif olarak tasarlanmıştır. Bu cihaz, bataryası ile birlikte toplam 11.8 g ağırlığında ve 2.9 cm x 2.4 cm boyutundadır. Geliştirilen cihazdan gelen bilgiler deney ve takip esnasında işlenip hem grafik olarak hem de gerçek zamanlı analiz sonuçları olarak ekrana yansıtılabilmektedir. Labview tabanlı yazılıma bu bilgiler kablosuz haberleşme ünitesi vasıtasıyla iletilmektedir. Ayrıca, filtreleme çalışmaları sayesinde sistemin gürültü performansı iyileştirilmiştir. Geliştirdiğimiz bu sistem, deneysel olarak sıçanlarda oluşturduğumuz Depresyon, Kronik Ağrı, Hepatik Ensefalopati, Epilepsi, Alzheimer hastalığı hayvan modellerinde denenmiş, glutamat ve diğer nörotransmitterlerin ölçümleri in-vivo voltametrik olarak yapılmıştır. Burada değişikliği tespit edilen nörotransmitterlerin cinsine göre ilaçlar seçilmiş ve farklılıklar ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır. Çok sayıda ilaç denemeleri yapılmıştır. Başarılı bulunanlara sonuç raporunda yer verilmiştir. Bu sonuçlara göre beyin hastalıklarının birçoğunun nörotransmitter değişimleriyle ilişkili olabileceği gösterilmiştir. Bu nörotransmitterlere yönelik tedavilerin de hastalıkların klinik gidişatında düzelmelere yol açtığı tespit edilmiştir. Bu proje ile beyin hastalıklarının etiyolojilerine yönelik çok sayıda veri sunulmakta hatta tedavilerine ışık tutulabilmektedir. Cihaz, yazılım ve sensör için patent başvurusunda bulunulmuştur. Ayrıca bu proje kapsamında TÜBİTAK desteği belirtilen 1 Doktora, 5 Yüksek Lisans tezi bitirilmiştir. 4 Doktora, 3 yüksek lisans tezi bitme aşamasındadır.