Biyosensörlere genel bir bakış ve biyosavunmada kullanılan biyosensörler

Transkript

1 Biyosensörlere genel bir bakış ve biyosavunmada kullanılan biyosensörler Dr. Mustafa F. Abasıyanık*, Ergün Şakalar **, Mehmet Şenel ***, Fatih Üniversitesi, Genetik ve Biyomühendislik Bölümü *, Biyoloji Bölümü **, Kimya Bölümü *** Özet: Biyolojik yapıdaki analitleri algılayan sensörler biyosensörlerdir. Biyolojik Saldırı Ajanları biyolojik yapıdaki toksin, hasta yapıcı veya vücut dengesini bozucu ajanlar olup son yılların savaş ve terörist saldırılarında sıklıkla kullanılmakta veya kullanılmaları planlanmaktadır. Bilim dünyası bir yandan yeni BSA lar üzerine çalışırken bir yandanda var olan BSA ları kısa sürede tesbit edebilecek biyosensörler üzerine uğraş vermektedir. Nükleik asit tabanlı biyosensörler çok hassas olmalarına karşın zaman ve kusursuz bir işçilik istediğinden ani saldırıların tesbitinde yetersiz kalmaktadır. Ajanların yüzey özelliklerine göre tesbit yöntemleri gün geçtikçe geliştirilmektedir. Bu makalemizin amacı sensör ve biyosensör teknolojisini ve de BSA oriyentit dizayn edilen biyosensörlerden bazılarını ve çalışma yöntemlerini tanıtmaktır. Biyosensörler Sensör ve biyosensör tanımları Sensörler fiziksel olguları elektrik sinyallerine dönüştüren cihazlardır. Mekanik duyu organlarıda diyebileceğimiz bu cihazlar, çalışma şekillerine göre ve dönüştürücü (ing: tranducer) adı verilen yapılarına göre çeşitlere ayrılmaktadır. Termal, mekanik, kimyasal, akustik, radyoaktif sensörler ve biyosensörler bunlardan bazılarıdır. İlgi alanımıza giren biyosensörler genel olarak, biyolojik yapıdaki analitleri hisseden sensörler veya reseptör birimi biyomoleküler yapıda olan sensörlerdir. Biyosensörün ana gövdesini oluşturan parçalar Biyosensörler bir çok sensör gibi reseptör ve dönüştürücü olmak üzere iki ana yapıdan ibarettir. Eğer reseptör biyomoleküler bir yapıda ise buna biyoreseptör adı verilir (Şekil 1). Biyoreseptörler analiti fark edebilen biyomoleküllerdir. Dönüştürücüler ise biyoreseptörün analiti fark ettiği esnada ürettiği kimyasal veya fiziksel sinyali elektrik sinyallerine dönüştüren yapılardır. Biyosensörler sayesinde normalde uzun tahliller gerektiren analizler daha kısa sürede yapılabilmektedir. Mesela glikoz biyosensörleri kandaki glikoz seviyesini kısa sürede ölçebilmektedir. Aynı ölçüm normalde geleneksel yöntemlerle daha uzun sürede yapılabilmektedir. Kısa sürede sonuca ulaştırması ve uygulama kolaylığı biyosensörlerin en önemli avantajlarındandır 2. Biyoreseptörler: Biyoreseptör olarak değişik biyomoleküller kullanılabilmektedir. Bu biyomoleküllerden en çok kullanılanı enzimlerdir. Enzimler hedef moleküllere karşı oldukça özgüldür. Binlerce farklı analit içinden hedef analiti biyoreseptör analit Dönüştürücü Şekil 1 Bir biyosensörün konfigürasyonu

2 seçip reaksiyon oluşturabilen bu biyokatalizatörlerin dönüştürücülere bir şekilde immobilize edilmesi yani yapıştırılması gerekmektedir. Matrikse fiziksel hapisleme veya kimyasal bağlama yöntemleri analiti tanıyan biyomoleküllerin dönüştürücülere immobilizasyonunda kullanılan stratejilerdir. Kimyasal bağlama yönteminde biyomolekül dönüştürücü yüzeyine uygun bir reaktif tarafından kovalent olarak bağlanır. Çok az sayıda biyomolekülün bağlanması bile biyosensörün etkili çalışması için yeterli olabilir. Dönüştürücüler: Biyoreseptörün analiti tanıdıktan sonra ortamda oluşan fiziksel veya kimyasal değişimi algılayıp bunu ölçülemebilir dijital sinyallere dönüştüren cihazlardır. Tüm bunları bir örnekle biraz daha açalım: Glikoz biyosensörleri kandaki glikoz konsantrasyonunun tesbitinde kullanılırlar. Burada analit glikoz iken glukoz oksidaz enzimi biyoreseptör olarak kullanılır. Aşağıdaki reaksiyon şemasında görüldüğü gibi iki yeni ürün reaksiyon sonucunda oluşur. Glikoz oksidaz Glikoz + O 2 Glukonik asit + H 2 O 2 Burada kullanılacak dönüştürücü, 3 farklı kimyasala odaklanabilen 3 farklı dönüştürücüden biri olabilir. 1. Oksijen sensörü: Ortamda kullanılan oksijen miktarını ölçer ve bunu anlaşılabilir sinyal olan elektrik akımına dönüştürür. 2. ph sensörü: Glukonik asit ortamın ph ını düşürür. Bir ph sensörü olan dönüştürücü ortamın ph ına bakarak yıkılan glikoz miktarını tesbit edebilir. Dönüştürücü ile ph değişimi voltaj değişimine sebep olur. 3. H 2 O 2 sensörü: Dönüştürücü ortamdaki H 2 O 2 konsantrasyonunu ölçer ve elektrik akımına dönüştürür 3. Nitelikli Biyosensörlerde Aranan Özelliklerin Biyosensörler sekiz parametreye göre nitelendirilirler: (i). Duyarlılık (ing:sensitivity): Cihazın analitteki değişime (konsantrasyon) birebir cevap vermesi demektir. Duyarlılık yüksekse analitteki birim değişim sensörün ekranında aynen gözükür. (ii). Seçicilik (ing:selectivity): Cihazın sadece analite özgünlüğünü gösterir. Cihaz başka reaktiflere ilgi göstermez ve hatalı sonuç vermez. (iii). Ölçüm aralığı: Cihazın ölçebildiği analit konsantrasyonun aralığıdır. Analit belli bir konsantrasyondan az veya çoksa cihaz iyi bir duyarlılıkta sonuç vermeyebilir. (iv). Ölçüm süresi: Analit konsantrasyonundaki bir basamak değişime karşı cihazın vereceği nihayi yanıtın sadece %63 lük kısmını ölçmek için gösterdiği ölçüm süresidir. Bir tür cihazın ölçme hızını gösterir. (v). Tutarlılık: Cihazın sonuçlarındaki tutarlılığı ifade eder. (vi). Tesbit sınırı: Cihazın tesbit edebileceği en düşük analit konsantrasyonunu ifade eder. (vii). Ömrü: Cihazın, performansında gözle görülür bir azalma olmadan verdiği hizmet ömrünü ifade eder. (viii). Kararlılık: Belirli bir süre içinde cihazın duyarlılığındaki veya baz çizgisinde değişimleri dikkate alan bir kalite ölçüm değeridir 2,3.

3 Biyosensör Dizaynında Dikkat Edilmesi Gerekenler Biyosensör tasarımlarında önce biyosensörün hangi analiti tanıyacağı tesbit edilmelidir. Sonrasında ise aşağıdaki maddeler dikkate alınarak biyosensörler dizayn edilmelidir. Bunlar sırasıyla; (i). Analite uygun biyoreseptörün (tanıyıcı molekülün) seçimi, (ii). Biyoreseptörü dönüştürücüye sabitlemede kullanılacak uygun ve verimli immobilizasyon metodunun seçimi, (iii). Biyoreseptörün analiti tanımasıyla oluşan kimyasal veya fiziksel sinyali anlaşabilir sinyal formuna dönüştürecek olan dönüştürücünün seçimi ve dizaynı, (iv). Ölçüm aralığının, duyarlılığın ve ölçümlerdeki parazitlerin dikkate alınması, (v). Cihazın kompakt bir hale dönüştürülmesi, olarak sıralanabilir. Tüm bunları yapmak için ise bir çok alanda geniş bir bilgi birikimine ihtiyaç vardır. Mesela, birinci şık için biyokimya ve biyoloji, ikinci ve üçüncü için kimya, elektrokimya ve fizik ve dördüncü için kinetik ve kütle transferi alanları bunlardan bazılarıdır. Biyosensör dizayn edilir edilmez sıra onun elverişli imalat ve kullanma için uygun bir şekilde paketlenmesine gelir. Modern imalat teknolojileri ve stratejileri sayesinde çok daha az maliyetle biyosensör üretimi mümkün olmaktadır. Tasarıdan imalata tüm bu basamaklarda çoklu-disiplinlerin bir arada kafa kafaya çalışması son derece önemlidir 2. Biyosensör Uygulamaları Biyosensörler birçok alanda kullanılmaktadır. Tıp: Metabolitlerin ölçülmesi, insulin eksikliği belirtilerinin ölçülmesi, hastane koşullarının gözlenmesi, yapay pankreasın çalışma koşullarının kontrolü, vb. Endüstri: Endüstriyel proses kontrollerinde gereklidir. Biyoreaktörlerin kontrolü, giren hammadde ve çıkan ürünlerin ölçülmesi, vb. Çevresel Denetim: Çevre Koruma Ajansı (ing:epa (Environmental Protection Agency) EPA tarafından hava ve su düzenli olarak izlenmektedir. Ayrıca yerel idari mercilerin de bölgesel izleme birimleri bulunmaktadır. Bu birimler düzenli olarak hava ve suyu tahlil etmektedirler. Savunma (askeri ve sivil): Askeri ve sivil savunma alanında kullanılmak üzere bir çok sensör ve biyosensör dizaynı ve imalatına, son körfez krizi ve 11 Eylül sonrasında hız verilmiştir. Herhangi bir biyoterör ve biyosaldırı sonrası erken tesbit ve analiz için çok güçlü ve taşınabilir biyosensörler en elzem cihazlardandır. Bu konu ilerde daha detaylı verilecektir 2. Biyosensörlerin Kısa Tarihçesi Clark ve Lyons (1962) ilk defa biyosensör terimini ifade etmişlerdir. Enzim-elektrot kompleksini imal eden ikili, bu kompleksi glikoz sensörü olarak kullanmışlardır. Sensör, oksido-reduktaz enzim olan glikoz oksidazın pletanyum elektroduna immobilize olmasından ibarettir. Pletenyum elektrod enzim tarafından üretilen H 2 O 2 tarafından +0.6V da Şekil 2. Clark ın enzim elektrodu

4 polarize olur. İşte basitçe bu prensibe göre çalışan tarihin ilk biyosensörü 1974 yılında piyasada Yellow Spirngs Instrument (YSI) olarak görülmüştür. YSI sensörünün geliştirilmesinde ana özellik yeni nesil membranlardır. Clark burada sandeviç membran kullanmıştır. Enzim nükleopor polikarbonat membran ve selluloz asetat membran arasına hapsolmuştur. Bu membranlar normalde ortamın potansiyel yapısını etkileyecek olan diğer faktörleri elimine etmekte ve cihazın duyarlılığını ve özgünlüğünü artırmaktadır. Mesela, Clark ın kullandığı membran H 2 O 2 ı diffüze ederken askorbat ve diğer parazitik kimyasalların geçişini engellemektedir 2. Biyoreseptör Molekülleri (Şekil 3) Enzimler: Başta da belirtildiği gibi biyoreseptör moleküllerinin en çok bilineni enzimlerdir. Sensörün analite olan özgünlüğü aslında biyoreseptörün analite karşı özgünlüğünden başka bir şey değildir. Enzimlerin substratlarına karşı oldukça yüksek bir özgünlüğü, afinitesi mevcuttur. Binlerce kimyasal arasından ilgili oldukları substratı seçer ve reaksiyonu katalizlerler. Tabi tüm diğer reaksiyonlarda olduğu gibi enzimatik reaksiyonlarda da ortamın sıcaklığı, ph sı, iyonik kudreti ve diğer çevre şartları önemli rol oynar. Antikorlar: Antikorlar bir glikoproteindir. Kandaki proteinlerin %20 sini oluşturular ve immünoglobinler diye de adlandırılırlar. Y şeklinde olup iki adet antijen tanıma bölgesi ihtiva ederler. Bağışıklık sisteminde antikorlar tarafından tanınan ve immün cevap oluşumuna sebep olan yabancı moleküllere antijen adı verilir. Antikorları genelde birbirlerinden ayıran farklılık antijen tanıma bölgeleridir. Her farklı antikor kendine özgün olan antijeni tanır ve ona geçici olarak bağlanır. Kovalent olmasa da güçlü bir bağlanma yaptığından antijen-antikor bağlanma stratejisi bir çok modern tanı metodunda kullanılmaktadır. Özellikle monoklonal antikor üretim teknolojisi sayesinde artık herhangi bir antijene özgün IgG tipi monoklonal antikorlar üretilmekte ve üretilen bu antikorlar biyosensör teknolojisinde de kullanılmaktadır 2. Aptamerler: Genel olarak aptemerler rastgele sentezlenmiş tek zincirli oligonükleotidlerdir. Önce oligonükleotid sentezleyicisine zincir dizim sekansı bakımından rastgelelik gösteren trilyon adet farklı sentetik oligonükleotid ürettirilir. Baz dizimi farklı olan herbir molekül, farklı üç boyutlu yapıya sahiptir. Dolayısıyla bu kadar farklı molekül, tanınması düşünülen analitle muamele edilir ve hangi rastgele üretilen oligomerik molekülün analite karşı yüksek bağlanma kapasitesine sahip olduğu SELEX adı verilen özel bir yöntemle tesbit edilir. Sonrasında tesbit edilen oligomerin sekansı belirlenip sentezleyiciye ikinci defa ama bu sefer bilinçli olarak bu molekülden ürettirilir; ürünler ise biyosensör teknolojisinde biyoreseptör olarak kullanılır. Monoklonal antikorlara rakip olan bu moleküller gün geçtikçe uygulamada kendini daha fazla göstermektedir. Hatta son 10 yıl içinde özel yöntemlerle üretilen aptamer proteinlerin bazılarının altın ve bakır gibi madenlere karşı bile özgün bağlanma gösterdikleri görülmüştür. Bu da, özellikle yer altı suları üzerinden maden aramaları yapmak için orijinal biyosensör imalatının yapılabileceğinin işaretini vermektedir 1. Reseptör proteinler: Reseptör proteinler biyolojik aktif bileşikler için yüksek ama özgün bağlanma gücüne sahiptirler. Yani, herbir farklı reseptör protein yalnızca kendine has bileşiğe bağlanabilir. Bu özelliklerinden dolayı biyoreseptör olarak biyosensör teknolojisinde kullanılmaktadırlar. Mesela, normalde hücrelerdeki ölüm reseptörleri apoptosis sinyali veren ligandlara karşı kullanılır. Hücre bu ligandları bu reseptörlerle hisseder ve apoptosisi (planlı hücre ölümü) başlatır. Sensör teknolojisinde

5 bu reseptörler kullanılarak çevremizde üretilen hangi kimyasalın apoptotik sinyale sebebiyet verdiği anlaşılmaktadır. Diğer Adaylar: Dünyamızda, biyosensörlerde biyoreseptör olarak kullanılmaya aday bir çok biyolojik materyal bulunmaktadır. Bakteriler, hücreler, organeller, membran tabakaları bunlardan bazılarıdır. Herhangi bir biyomateryalin biyoreseptör amaçlı kullanımı için tek koşul, materyalin istenilen analiti bir şekilde özgün olarak tanıma kapasitesine sahip olmasıdır 2. Tablo 1. Biyosensörlerde Kullanımı Muhtemel Bioreseptörler Biyoreseptör Çeşitleri Yapısal bütünlük için Üretilen sinyal çeşidi gerekli olan ana ihtiyaç Organ parçası (örn:olfaktori) Bozulmamış doku Aksiyon potansiyeli Doku Besin ve oksiyen temini Metabolik son ürün Hücrenin kendisi Hücre organeli (örn.:mitokondri) Ozmatik ve asidik kararlılık Elektron zincir ürünleri Biyomembran (örn.:reseptörler) Mekanik koruma Salınan içerikler Enzim ph ve elektrolikit kararlılık Reaksiyon ürünü Antikor ph kararlılığı Antijen tutumu/ kütle farkı Biyosensörlerde Dönüştürücü Çeşitleri ve Özellikleri (Şekil 3) Geleneksel Dönüştürücüler: Geleneksel dönüştürücüler 3 çeşittir. Bunlar; H 2 O 2 veya O 2 ölçümlerine odaklanan amperometre, ph veya iyon ölçümleri yapan potansiyometre ve fiber optik kablo kullanan fotometrelerden ibarettir. Biyotanıma reaksiyonları genelde kimyasal ürünler üretir ki bunlar elektrokimyasal metotlarla kolayca tesbit edilebilirler. H 2 O 2 (veya reaktif O 2 ) bir çift eletrod vasıtası ile ölçülebilir. Önce referans elektrodun karşısında olan elektroda (Ag/AgCl veya Kalomel) ufgun bir voltaj uygulanır. Bu durumda hedef moleküller olan H 2 O 2 veya O 2 elektrotta yüksetkenir ve ardından bir akım oluşur ve oluşan bu akım amperametre ile algılanır. Potansiyometre ise bir membranın iki tarafındaki H + farkına bakarak çalışır. Fotometre, oluşan ışığı sinyal olarak algılar. Fiber optik kablolar oluşan bu ışığı yönlendirmede kullanılırlar 2. Piezoelektrik Dönüştürücüler: Pieazoelektrik materyalleri ve yüzey akustik dalga cihazları kütle değişimine karşı hassas bir ortam sunar. Bu tip dönüştücüler, biyoreseptörde tanıma reaksiyonu sonrasında kütle artışı oluyor ise, çok uygundur. Mesela kuartz kristal mikrobalans (QCM) adı da verilen piezoelektrik silikon kristalleri hali hazırda pikogramlık kütle değişminlerini bile hissedebilmektedirler. QCM lere sabitlenen antikorların antijenleriyle karşılaşmalarıyla oluşacak kütle değişimi işte bu şekilde algılanıp dijitalize edilir. İletkensel Dönüştürücüler: Solusyon iletkenliğindeki değişmeler bir reaksiyonun hızını belirlemede kullanılabilir. Oluşan iyonların yaptığı haraket sonucu iletkenlikdeki değişimleri baz alan bu teknik bir çok enzim alakalı reaksiyon hızlarının ölçülmesinde kullanılmaktadır. Elektrik Kapasitans Dönüştürücüleri: Kapasitans ölçüm metodu kullanılarak oluşan bir dönüştürücüdür. Mesela, iki farklı elektrodlu levha üzerine antikorlar immobilize edilse ve bir antijenantikor reaksiyonu oluşsa sonuç doğal olarak iki levha arasındaki ortamın dielektrik sabitesinde dikkate değer bir değişim meydana gelir. Bu değişim de kolayca dijitalize edilir.

6 Termometrik Dönüştürücüler: Bazı biyotanımlama reaksiyonları esnasında ortam sıcaklığı değişir. Bu değişim gözlenerek reaksiyon dolayısıyla analit varlığı hakkında yorum yapılabilir. Mesela ATP nin hidrolizlenmesinde veya antijen-antikor kompleksi oluşumları esnasında meydana gelen reaksiyon sonucu ortam sıcaklığı değişir. FET Tipi Dönüştürücüler: İyon konsantrasyonlarındaki değişimi algılayabilen FET ler oldukça kullanışlıdırlar (ing: field effect transistors: alan etkili transistörler) 2. Şekil 3. Biyosensörlerin biyoreseptör ve dönüştücü çeşitliliği Biyolojik Savaş Ajanların (BSA) Tesbitinde Biyosensörler BSA 11 Eylül saldırıları sonrası artık korkulan bir saldırı türü olmaya başlamıştır de Tokyo da şarbon saldırısından sonra, 11 Eylül saldırılarında da yine şarbonlu mektuplar ortaya çıkmıştır. Akabinde, bir anda dikkatler BSA üzerine yönelmiştir 2. Terörist saldırıların yanında, 17 farklı ülkeden biyosilah üretimiyle alakalı projelerin yürüttülmekte olduğu tahmin edilmektedir. Hastalık Kontrolü ve Engellenmesi Merkezi (ing:center for Disease Control and Prevention (CDC)) tarafından yapılan bir araştırmaya göre bir teröristin ABD şehirlerinden birine kasıtlı bırakacağı şarbonun verebileceği ekonomik zararın maliyeti milyon-26.2 milyar $/100 bin kişi olarak hesaplanmıştır 3. BSA ların Transmisyonu (Taşınması) BSA lar değişik yöntemlerle yayılabilirler. Konvansiyel silahlar olmadığı için yine hedefe gönderilemlerinde de konvansiyonel yöntemler kullanılmamaktadır: Aerosoller: Aerosoller BSA ların en önemli taşıyıcılarıdır. Özellikle 1-5 µ çaplı olduklarında akciğerlere kadar nüfus edebilirler. Ama 1 µ dan küçük partiküller akciğerde kalmadan tekrar geri verildiğinden ve 5 µ dan büyük olanlarda mukotik sıvıda ve solunum kanalının silli ve kıllı hücrelerinde tutulduğundan dolayısıyla ajan hedefine (akciğerler) ulaşamadığından etki sınırlı olur. Su ve gıda kaynakları: Su ve gıdalara bulaştırılarakta BSA lar hedefe gönderilebilir. Bir çok BSA sıcak ortamda bozulduğundan soğuk işlenmiş, işlenmemiş gıdalar kullanılmakta veya BSA işleme sonrasında gıdaya eklenmektedir. Yine su kaynaklarındaki arıtma işlemleri ajanın etkisini azalttığından (filtrasyon, dilüsyon, klorlama) şebeke suyu işlendikten sonra BSA verilmesi daha etkili olmaktadır 3. BSA ların Sınıflandırma Kriterleri ve Muhtemel Biyolojik Ajanlar: BSA lar sınıflandırılırken değişik kriterler göz önünde tutulur. a) Etkilerine göre: i. Öldürücü etkili BSA lar ii. Şiddetli hasta yapan BSA lar.

7 b) Taksonomilerine göre c) Salınım Şekillerine Göre (Aerosoller, su veya yiyecekle taşınanlar, vektörlerle(hayvan vb), direk enjeksiyonla), d) Sebep Oldukları Klinik Sendromlara Göre (sistemik hastalık ajanları, pnömoni (zaturre) ajanları vb) 3 Potansiyel BSA ajanları CDC tarafından katogorize edilmektedir. Bu merkezde spor oluşturan gram pozitif bakterilerden (Basillus antracis, Şarbon; Yersinia pestis, Zaturre), gram negatiflere (Francisella tuleransis, tularemia), oradan bakteri kökenli toksinlere (Clostridium botulinum kökenli botulium toksini) ve bazı virüslere (çiçek) kadar bir çok ajan sınıflandırılmaktadır 2,4. Tablo 1. Biyolojik Silah Ajanları 4 Ajanlar Yayılım Yolu İnkübasyon (kuluçta) Letalite (öldürücülük) Direk bireyden bireye bulaşma Bakteriler Plaka (pnömonik veya hıyarcıklı veba) Aerosoller veya sinek vektörlerle Kolera Su ve gıda kontaminasyonuyla Tifo Su ve gıda kontaminasyonuyla Virüsler Çiçek Kanamalı humma (Ebola, lassa, marburg) Direk temas, vücut sıvısı Nosokomial (muhtemel hayvan taşıyıcılar) 1-6 gün tedavi olunmazsa yüksek (%50 lerle varan) ölüm riski Saatler - tedavi olunmazsa %25 lere varan ölüm riski 3 günle 8 hafta arası- Orta derecede lethalite 7-17 gün- yüksek ölüm oranı 2-21 gün - yüksek ölüm oranı Semptomlar Bireyden bireye bulaşma yok veya kısmi bulaşma söz konusu Bakteriler Şarbon Sporla, aerosoller, gıda Tularaemia Biyolojik toksinler Aflatoksin Botulinum toksini Staphylococcus enterotoxin B Aerosoller, kene veya böcek ısırmaları, kontamine gıda ve sular Aerosoller, kontamine gıda ve sular Aerosoller, kontamine gıda ve sular Aerosoller, kontamine gıda ve sular Ateş, zayıflama, öksürük, solunum eksikliği, pnömoni Sulu ishal, kusma, bacakta kramplar. Ölüm saatleri alabilir. Ateş, zayırlama, ağrı ve ateş Yüksek ateş, isilik, şiddetli ağrı, baş ağrısı, karın ağrısı Yüksek ateş, aşırı halsizlik, kansızlık, petesi (noktalı kanama), ödem, kaslarda ağrı, başağrısı 1-5 gün- yüksek ölüm Ateş, halsizlik, öksürük, şok. Ölüm 36 saat içinde olabilir gün-orta ölüm oranı (tedavi edilmez ise) Değişik sürelerdealınan doza ve yönteme göre letalite değişir 6 saat-14 gün-yüksek letalite 1-6 saat- %1 den az letalite ani akut ateşli hastalık, öksürük, zayıflama Ateş, nefes darlığı, öksürük. Karaciğer hasarları, ölü doğum, eksik doğum, kanser Bulanık görüntü, yutkunma güçlüğü, kaslarda zayıflık, solunum kaslarına felç Kusma, bulantı, ishal, göğüste ağrı, baş ve kas ağrısı. Profilaksi (korunma) Tedavi ve Antibiyotikler (streptomicin, gentamisin, tetrasiklin) Aşılar. Sulu gıdalar. Antibiyotik Aşılar. Antibiyotikler (dirençlilik artmaktadır) Aşı Desdekleyici tedavi (sıkı kontrol, VHF bariyer önleme) Aşı. Antibiyotik (siproflaksin, doksisiklin) Aşı. Antibiyotik (gentamisin, streptomisin). Eklembacaklı ısırmasına karşı koruma Tahlil, kontamine gıdanın uzaklıştırılması Erken müdahelede antitoksinler etkilidir. Etkili ve dikkatli bakımve havalandırma Sadece etkili ve dikkatli bakımve havalandırma

8 Risin Aerosoller, kontamine gıda ve sular Saatlerden günlereyüksek letalite Ateş, solunum güçlüğü, bulantı, akciğerödemi Sadece özel durumlar için etkili ve dikkatli bakım ve de havalandırma BSA ların Tesbitinde Zorluklar Biyolojik saldırılarda en büyük problem, biyolojik saldırılar ile olağan hastalık belirtileri arasındaki farkın tesbit edilmesinde yatar. Yani, BSA diye algılanan esasında olağan bir enfeksiyonel hastalığın mevsimsel artması da olabilir veya daha az zararsız ajanların sebep olduğu rahatsızlıklar da olabilir. Bu soruların kısmi cevaplanmasında moleküler tekniklere oldukça büyük iş düşmektedir. Tedavi İçin Tesbit (TİT) ve Koruma İçin Tesbit (KİT) diye iki tür cihaz kullanılar. TİT de amaç birey BSA ya maruz kaldığı birkaç saat içinde BSA nın tesbiti iken diğeri yani KİT BSA nın ortama bırakılmasından birkaç dakika içinde (bulaş başlamadan) tesbitini hedefler. TİT ler genelde hastane laboratuvarlarında kullanılan analitik cihazlar iken, KİT ler sensör (biyosensör) türü cihazlardır 2,5. BSA ların Tesbitinde Biyosensörler BSA ların tesbitinde kullanılan biyoreseptör moleküllerin ekserisi, ya analitin yüzeyine bağlanan antikor veya BSA nın genetik materyaline bağlanan nükleik asit türü moleküllerdir. Aptamer, glikolipid ve peptidlerde kullanılmakla beraber bunların sayısı artmakla beraber oldukça azdır. 1. Nükleik Asit-tabanlı Biyosensörler (TİT tipi sensörler) Toksinler hariç bakteri, virüs gibi tüm canlıların tesbitinde kullanılabilirler. Çok hassastırlar. Her canlının kendine has DNA şifresi bulunmaktadır. Dolayısıyla, PZR (ing:pcr; polimeraz zincir reaksiyon metodu) adı verilen bir metot sayesinde çok az miktardaki (femto veya attogram DNA) örnek içinden bile istenilen analitin tesbiti mümkündür 6. O kadar ki, Hartley ve Baeumner (2003) çubuk şeklinde yaptıkları DNA temelli bir analiz yöntemi ile 12 saat içinde tek bir şarbon sporunu bile tanımlamayı başarmışlardır 7. Versage (2003) gerçek zamanlı PZR tekniği ile bir kaç saat içinde Francieslla tularensis in varlığını tesbit edebilmiştir 8. Bu yür yöntemlerin kendine göre dezavantajlı yönleri de bulunmaktadır. Özellikle çapraz bulaş, yanlış pozitif sonuç ortaya çıkmasına sebep verebilir. Nükleik asit analizleri için örneklerin hazırlanmasında gerekli olanlar sırasıyla; (i) Hedef organdan alınan örnek amplifikasyon için yeterince DNA verebilecek miktarda olmalıdır. (ii) PZR yi engelleyebilecek her türlü etken (RNaz veya DNaz gibi enzimler ve proteinler) ber taraf edilmiş olmalıdır. (iii) Nükleik asidin türüne dikkat edilmelidir (RNA lar DNA kadar dayanıklı değildir). Minyatüre edilmiş PZR cihazları, nükleik asit tabanlı analizlerin çok iptidayi koşullarda bile yapılmasında büyük önem taşımaktadır. PZR yanında nükleik asit hibridizasyon teknikleride biyosensör teknolojisinde kullanılmaktadır.

9 Şekil 4. Baumner in Biyosensörü: A) Çubuklar 1- Pozitif kontrol (benekli bölge analitin tutuklandığını gösterir), 2- Negatif kontrol (analit olmadığı için reaksiyon ve dolayısıyla beneklenme yok), 3-Çok düşük konsanrasyonda analit içeren örnek; B-Biyosensörün çalışma prensibini anlatan şekil 9. Baunmer in biyosensörü (Şekil 4), sülfürodamine B boyalı ve alanite karşı raportör probu bulunan liposom ve yine analite karşı tutucu prob içiren polietersülfon membran çubuktan ibarettir. Yani, sandviç tekniği uygulanan bu metodda liposom, görüntülemeye uygun olan bir boya (sülfürodamine B) ve aynı zamanda şarbonun DNA sekansına (özellikle sık üretilen bir mrna nın özgün sekansına ) özgün sekansta bir raportör prob ihtiva etmektedir. Diğer taraftan, çubuk şeklinde olan membranın belli bir bölgesine raportör probun tanıdığı, mrna nın başka bir sekansına özgün tutuklayıcı problar immobilize edilmektedir. Sonuçta, mrnaları izole edilmiş şarbon numuneleri amplifiye edilip liposomlarla muameleye tabi tutulduktan sonra, şekilde de görüldüğü gibi bir test tüp içersine aktarılmaktadır. Membran çubuk bu tüpün içine yerleştirilip liposom-numune solusyonuna daldırılınca oluşan liposom-mrna kompleksleri (eğer ortamda şarbona ait mrna varsa) kağıt kromotografi yönteminde olduğu gibi çubuk boyunca haraket etmektedir. Tutuklayıcı probların olduğu bölgeye gelinince ise tutuklanmakta ve immobilize olmaktadırlar. Liposomun içinde saklı bulunan boyar maddenin görüntülenme özelliği sayesinde de bu tutuklanma gözle rahatlıkla tesbit edilebilinmektedir. Metodun dezavantajı süredir. Yukarıda anlatılan işlemler 15 dakika da sonuçlanmakla beraber, ön hazırlık denilen ve sporların çatlatma inkübasyonundan, mrna izolasyonundan ve amplifikasyondan ibaret olan evre takriben 4 saat sürmektedir. RNA ların DNA lardan kat hassas olduğu da göz önüne alındığında bu ön hazırlık evresinin ne kadar zahmetli ve dikkat isteyen bir süreç olduğu anlaşılmaktadır 9. DNA tabanlı yöntemlerin hemen hemen tümünde gerekli olan bu ön hazırlık evreleri otomatik örnek hazırlama (OÖH) cihazları sayesinde daha zahmetsiz ve hatasız bir hal almaya başlamıştır. Özellikle OÖH ların analiz cihazlarıyla entekre edilmeleri bu tip biyosensörlerin boyutlarını masa üstü aksesuarı haline gelecek kadar küçültmüştür ki bir çoğu artık rahatlıkla (orduların bünyesinde) arazide sahra çadırlarının içinde bile kullanılabilecek seviyeye ulaşmıştır. Tüm DNA tabanlı metotlara baktığımızda 3 basamağın nerdeyse ortak olduğu görülmektedir: (1) Nükleik asitlerin ön hazırlığı, (2) Amplifikasyon ve işaretleme (gerekirse), (3) oluşan ürünlerin tesbiti. Bilim dünyası ikinci ve üçüncü basamakların geliştirilmesi için agresif bir mücedele içindedir. Optik ve elektrokimyasal gibi yeni dönüştürücülerin kullanımı, yeni immbolizasyon yöntemlerinin keşfi, yeni işaretleme yöntemleri, minyotürleştirme bu mücadelenin geçtiği etkin alanlardan bazılarıdır. Sonikasyonla veya elektrikle hücrenin

10 parçalanmasını sağlayan birkaç innovasyon dışında birinci basamakla yani ön hazırlık aşaması ile alakalı çok fazla araştırmaya rastlanmamaktadır. Eğer tüm bu basamaklar tamamen otomatizasyona alınamaz ve hepsinden öte, saatler süren bu sistemin analiz süresi dakikalara çekilemez ise nükleik asit tipi sensörler hiçbir zaman KİT tipi bir biyosensör olamazlar Yüzey Özelliklerine Göre Tesbit (KİT Tipi Biyosensörler) Bir önceki tip biyosensörlerde DNA nın ekstraksiyonuna ihtiyaç duyulurken bu sistemde herhangi bir sofistike ön hazırlık aşaması bulunmamaktadır. Tamamen analitin yüzey yapısını hedef alan bu sistemler hızlı, güvenilir, yanlış negatif sonuç vermekten uzak, özgün, hassas, kullanımı kolay, hızlı cevap vererek ideal sensör özelliklerini taşırlar 2. Bu tip ilk ticari biyoensör BioVeris 10, Response Biomedical Corporation 11 ve QTL 12 tarafından piyasaya sürülmüştür. Bunlar, boncuklar üzerine immobilize tutuklayıcı antikorları ihtiva eden sandviç tip biyosensörler olup, aralarındaki fark raportör antikorlardaki işaretleme sisteminden ve kitlerin genel formatından gelmektedir 2. QTL ın ürettiği biyosensör labtop kadar küçük ve hafiftir. Kartuşlar cihaz üzerine kolayca yerleştirilmekte ve sonuç, 10 dakika içinde alınabilmektedir. Aralarındaki fark işaretleme ve görüntülemede metod Şekil 5. BioVeris geliştirdiği sandviç tipi biyosensör ve çalışma prensibi 10 farklılıklarından oluşmaktadır. BioVeris elektrokemiluminesent (elektrokimyasal-ışıma) sistemini kullanmaktadır (Şekil 5-A). Manyetik boncuklara bağlı tutuklayıcı antikorlar analiti ve ona bağlı raportör antikoru tutuklar oluşan 4 lü komplex manyetik alan oluşturularak bir elektroda tutturulur ve bir potansiyel akım uygulanır. Roptörtöre bağlı özel işaretleyici madde verilen bu voltajla ışıma yapar (Şekil 5-B). Böylece indirek yoldan da olsa analitin varlığı tesbit edilir 10. QTL ise farklı bir sistem kullanmaktadır. Burada söndürücü (quenching) moleküller ve floresan özellikte polimerler kullanılır. Floresan yapıdaki polimerler ışın verirken süper söndürücü özellikteki moleküllerle karşılaşınca bu özelliklerini yitirirler. Manyetik boncuk bu polimerleri ve söndürücüleri bir arada ihtiva eder. Ne zaman ki analit gelir ve söndürücüyü ortamdan uzaklaştırır o zaman boncuk ışıldamaya başlar ki bu analitin varlığının indirekt yoldan tesbitidir 12. Bu innovativ yeni işaretleme metodu QTL yi bu alanda lider konumuna çekmiştir 2. Bu eski nesil biyosensörlere eklenen yeni nesil biyosensörlerde bir anda birden fazla analitin tesbiti mümkün olmaktadır. Bunda farklı renklerdeki işaretçiler veya farklı analiti tesbit eden farklı biyoreseptörler (protein çipler) kullanılmaktadır 2. Naval Araştırma Laboratuvarından Ligler ve ark. bu alanda çalışırlar ve iki farklı tipte sensör dizayn ederler. Birinci (Research International, Monroe WA, USA tarafından Analyte 2000 ve RAPTOR adında piyasaya sürüldü) prototipte 4 analit için 4 ayrı kanallı cihaz tarafından tutuklayıcı antikorlar, optik tel kablo üzerine immobilize edilir. Analit ve raportör antikorlar (floresan madde taşıyan) eklenip bağlanma ışık verilerek tesbit edilir. Bu cihazdaki en büyük yenilik fiber optik kablo kullanımıdır. Bu sayede ışığın yayılımı ve tesbiti daha efektif hale getirilir. İkinci önemli tipte ise altı adet mikro-sıvısal alanlı bölgenin her birine farklı biyoreseptör immobilize edilir. Daha sonra ise yine numuneler bu çubuksu bölgelere dik olarak muamele edilir.

11 Numunelerin içinde biyoreseptörlerin tanıdığı analitler varsa eğer bunlar biyoreseptörlere bağlanırlar. Bu basamaktan sonra ortama floresanlı raportör antikorlar gönderilir ve lazerle görüntülenir. Nerede bağlanma varsa buralarda ışıma görülür ve bu ışımalar CCD kamera tarafından bilgisayar ortamına dönüştürülerek biyosensörün analit varlığını algılaması sağlanır (Şekil 6) 13. Şekil 6. A-NeutrAvidin kaplı yüzeye biotinli tutuklayıcı antikorlar 6 hat (çizgi) halinde dizilir. B-Numuneler bu hatlara dik olarak muamele edilir. C-Floresanlı raportör antikorlarla işaretlerinirler. D-Lasere ışıma yapan floresanslı antikorlar CCD kamera ile dijital ortama aktarılır 13. Sandviç yönteminin dezavantajından biri ayrıca bir raportör antikor kullanılması gereksinimidir. İşaretleme gerektirmeyen yüzey plasma rezonans (SPR) gibi optik tabanlı geçici dalga cihazları, rezonant aynalar, refloktametre, Love dalga akustik sensörleri gibi akustik dalga cihazları, kuartz kristal mikrobalans ve iyon seçici alan etkili transistörler en çok kullanılan biyosensör türleridir. Bu tür cihazlardaki en esaslı problem spesifik olmayan bağlanmalarında yanlış pozitif sonuç vermesidir 2. Texas Instruments tarafından geliştirilen SPR tipi Staphylococcus aureus enterotoksin B (SEB) algılayıcı bir biyosensörde bu dezavantaj ikinci bir referans kanal kullanılarak giderilmeye çalışılmıştır. İki kanalın biri SEB içerirken, diğeri ise referans olarak kullanıldığından bir şey içermez. Spesifik olmayan sıvıdan gelen bağlanmalar ve buna bağlı değişmeler referans kanaldan gelen verilere göre kompanse edilerek daha doğru sonuç alınmıştır. Bu sayede saatler süren bir ölçüm, 15 dakika içinde 2 ng/ml lik (70 pm) SEB i tesbit ederek yapılabilmiştiştir. İkincil ve üçüncül antikor kullanılarak sinyal amplifiye edildiğinde ise 100fM lik SEB in tesbit edilebildiği görülmüştür 14.

12 Biyosensör imalatında lipid tabakaları ve bu tabakaların içinde gangliosidlerede rastlanmaktadır. Gangliosidler karbohidrat bir kafadan oluşan lipid türevlerdir. Karbohidrat kısımları vasıtasıyla spesifik olarak herhangi bir analite bağlanabildiklerinden biyoreseptör olarak kullanılmaktadırlar. Bir çok toksine bağlanabilirler. Pan ve Charych, GM1 tipi gangliosid içeren polidiasetilen liposomunun kolera toksinine bağlanabildiğini ve liposomda meydana gelen konformasyonal değişim sonucu liposomun renginin morumsu maviden turuncuya değiştiğini rapor etmişlerdir 15. Lipid yüzeylere ferrosin bağlı bir diğer sensörde ise elektronlar hopping yöntemiyle bir ferrosinden diğerine taşınarak iletilir. Ne zaman ki, ferrosinlerin yanında bulunan ligandlara kolera toksin bağlanır, işte o zaman eletron transferi gerçekleşemez hale gelir (Şekil 7). Bu yöntemin en büyük dezavantajı ise yanlış pozitif sonuçların oluşma riskinin olması olasılığıdır 16. Bir diğer yüksek innovasyona sahip biyosensör Parpura ve Şekil 7. Mikroyapılı redoks biyosensörü. Normalde ligandlar boş iken redoks moleküler hopping (atlama) ile ferrosenler üzerinden elektro yol alır. Analit liganda bağlandığında ise bu yol kesintiye uğrar. Bu kesinti dijital sinyal olarak aktarılır 16. arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. Botulinum toksininin (BoNT) bir şekilde tesbitini konu alan yöntem oldukça ilginçtir. BoNT bir çinko-endopeptidazdır. Çinko varlığında peptidleri belli bir noktadan keser. Özellikle sinaptik sinirlerin, sinaptobrevin-2 noktasından kesilerek ayrılmasına sebep olur. Bu yöntemde mikrokantilevere (sundurma) bir boncuk immobilize edilir. Boncuğu kantilevere bağlayan iki rekombinant proteindir. Sinaptobrevin-2 bonçuğa bağlı iken sintaksin-1a kantilevere bağlıdır. Aynı zamanda normalde bu ikisi birbirine bağlı iken, BoNT bu ikisini bağlantı yerinden keser. Kesilme kantileverde titreşimli sallanmalara sebebiyet verir. Kantilevere bağlı almaçlar bunu hisseder ve dijitalleştirir (Şekil 8). Bu salınım toksinin varlığının isbatıdır. 5 pg/ml toksini 15 dakikada tesbit etme başarısına ulaşan cihaz, kinetik bir tahlil yöntemi olarak diğerlerinden farklılık gösterir 17. BSA Tesbitine Uygulanabilir Yeni Biyosensör Teknolojileri Yukarda verilen biyosensörlerden hiçbiri bir asker veya sivil tarafından Şekil 8. Mikrokantilever tabanlı biyosensör: A- Mikrokantilevere bir boncuk eklenmiştir. B-Kantilevere boncuk recombinant iki protein vasıtasıyla bağlanır. C- BoNT toksini bu iki proteinden birini (recombinant Sinaptobrevin 2) keser. Kesilme sonucu kantilever aşağı yukarı bir salınım gösterir. Salınımda kantilevere bağlı almaçlar tarafından algılanarak dijitalize edilir 17. taşınıp riskli bölgede KİT amaçlı tarama yapacak durumda değildir. Bunda söz konusu olan en büyük engelleri şöyle sıralayabiliriz: 1) Havadaki örneğin biyosensörün çalıştığı nemli bir ortama nakli; 2) Tesbit etme alt seviyesinin aşağı çekilmesi; 3) Daha hızlı ölçüm 2.

13 1) Hava örnekleri: Biyosensörler nemli ortamlarda çalıştıkları için hava örneklerinin nemli bir ortama aktarılması gerekmektedir. Ayrıca, hava örneklerinin kontrolünün zor olması ve potansiyel tehlike addetmelerionların nemli ortama nakillerini zorunlu kılar. Bunun yanısıra belli hacimdeki havada çok az analit olacağından nakil esnasında birim alandaki analit miktarını yoğunlaştırıcı metodlara ihtiyaç vardır. Yoğunlaştırma için iki ana teknoloji (nemlendirilmiş siklon örnekleyici (ing:wetted cyclone sampler) ve sanal darbe(ing:virtual impactor)) kullanılmaktadır. Bunlar giyilebilir biyosensörler için uygun olmasa da kapalı alan çalışmaları için yeterlidir 2. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarının (ABD) geliştirdiği bir sistemde bu iki yoğunlaştırma teknolojisi BSA ların antijen-antikor ve PZR tabanlı yöntemlerle tesbit etmek için seri olarak bağlayıp APDS (Otomatik Patojen Tesbit Sistemi (ing: Automated pathogen detection system)) geliştirmişlerdir (Şekil 9). Masaüstü kullanılabilecek kadar küçük olan cihaz, özellikle metro ve alışveriş merkezleri gibi yaygın kullanım alanlarında belli periyodlarda havayı filtre eder ve işleyip analize hazır Şekil 9. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarının (ABD) geliştirdiği APDS (Otomatik Patojen Tesbit Sistemi (ing: Automated pathogen detection system)) cihazı 18 hale getirir. Cihazdaki sanal darbe, 1-10 µm lik zerreleri toplamakta ve ayrı bir modül olan nemlendirilmiş silikon örnekleyicide bu zerreleri konsantre etmektedir. Bundan sonrası ise toplanan analitlerin biyosensöre sunulması ve tanınmasından ibarettir 18. Hali hazırda bu iki tip örnekleyiciden başka yöntem olmadığı için havada asıllı analitlere yönelik portatif biyosensörlerin geliştirilmesinde sıkıntılar yaşanmaktadır. Örnekleme ünitesiz sensörlerin ortamda az yoğunlukta bulunan BSA yı tesbit etmeleri zordur. Dolayısıyla araştırmalar geniş yüzey alanlı biyosensörlere yönelmiştir. Elektronik tekstil ürünleri ve diğer akıllı kumaşların bu tip sensörlerde kullanılmasının uygun olabileceği görülmektedir. Elektronik kumaşlara bağlı biyoreseptörlerde oluşan sinyallerin yine elektronik iplik dönüştürücüler vasıtasıyla dijitalize edilmesi gibi tasarımlar bilim insanlerının zihninde canlanmaktadır. Tabi böyle bir sensörün hem kuru hava ortamında ve hem de nemli ortamda çalışması gerekmektedir 2. 2)Hassasiyeti artırma ve hızlı analiz etme: Cihaz hassasiyetini artırmanın üç yolu vardır. Bunlar, yüksek bağlanma denge sabiteli biyoreseptör kullanmak, belirsiz bağlantıları azaltmak ve daha hassas dönüştürücüler kullanmak olarak sıralanabilir. Yüksek afiniteli yeni biyoreseptörler üzerine yapılan araştırmalar faj görüntüleme kütüphanesi orijinli peptid, antikor ve aptamerler üzerine yoğunlaşmıştır. Özellikle aptamerler son yılların en populer alanlarından biri aline gelmiştir. Aptamerler bir tür oligonükleotid (DNA) yapısındadır. Öncelikle farklı diziye sahip milyarlarca oligonükleotid sentezlenir. Herbiri farklı üçboyutlu yapıda olduğu için her birinin bir analite bağlanma sabitesi farklıdır. SELEX adı verilen metodla hedef analite en yüksek afinite ile bağlanan oligonükleotid seçilir, sekansı öğrenilir ve yüksel oranda sentezlenip biyoreseptör olarak kullanılır. Seçim aşaması zorda olsa sentez aşaması antikor teknolojisine göre daha kolaydır. Benzer süreç peptid ve antikorlar içinde uygulanmaktadır. Fakat, bağlanma sabitesi olan K a nında bir sınırı bulunmaktadır. Bilinen en iyi afinite avadinin biyotine göztermiş olduğu afinitedir. Dolayısıyla en iyi K a değerinin M- 1 den düşük olamayacağı belirtilmektedir. Hassasiyeti artırmada oynanması gerekli olan bir diğer parametre dönüştürücülerdir. Bu da kendi arasında etiketli veya etiketsiz analit veya biyoreseptörden gelen sinyalleri dönüştürmek olarak ikiye ayrılır. Etiketli biyosensörlerden ışıldar etiketli biyosensörler (kuantum noktalar, elektrokemiluminesent moleküller, boya etiketli liposomlar, floresan supersöndürücüler (quenching) son yılların ilgi alanıdır 1,2.

14 Şekil 10. Nano-kablo tabanlı bir biyosensör. Birbirine parallel bu iki kablodan sadece 2 numarada analite (virus) özgün antikor bulunmaktadır. 1 numara referans olup 2 numaralı telde oluşan bağlanma reaksiyonu sonucu iletkenlikte değişim meydana gelir. Dönüştürücü bunu algılar referansın iletgenliği ile karşılaştırıp dijital uyarı haline dönüştürür 19. Etiketsiz biyosensörlerden bir kısmı mikrokantilever sistemine odaklandırılmıştır. Mikrokantileverin dönüştücüleri, kütle değişimden doğan resonansı, yüzey sitresindeki değişimlerden doğan kantilever bükülmelerini, afinite reaksiyonlarına bağlı değişimleri hissederek dijitalize edebilir. Farklı etiketsiz yöntemlerde kullanılmaktadır 2. Lieber ve arkadaşları yeni geliştirdikleri bir sistem vasıtasıyla bir adet virüsün bağlanmasını bile algılayan dönüştürücü imal etmeyi başardılar. Silikon nanokablo FET lerin kullanıldığı bu sistemde antikor bağlı iki adet kablodan ibarettir. Kablonun birindeki antikorlar analite özgün iken diğer kablodakileri antikorların anatilite bağlanma özelliği olmadığından referans olarak kullanılır. Analitin bağlanması kablo iletkenliğinde değişime sebebiyet verir ve referansın iletkenliğiyle karşılaştırılıp pozitif sinyal olarak dijitalize edilir 19. Kaynaklar 1 Chambers J ve ark. Current Issues of Molecular Biology, 10 (2009); sayfa:1-10

15 2 Gooding JJ, Analytica Chimica Acta, 559 (2006); sayfa:137 3 Shah J ve Wilkins E, Electroanalysis; 15, 3 (2003); sayfa: Gosden C ve Gardener D, BMJ; 331 (2005);sayfa: K. Brown, Science; 305 (2004); sayfa:261 6 Higgins JA, Ibrahim FK ve ark., Annals of The NY of Sciences, 894 (1999); sayfa: Hartley HA ve Baeumner AJ, Anal. Bioanal. Chem., 376, (2003); sayfa: Versage JL, ve ark., J Clin Microbiol., 41,12, (2003); sayfa: A.J. Baumner ve ark., Anal. Bioanal. Chem., 380 (2004) sayfa:15 10 BioVeris Corporation, URL: 11 Response Biomedical Corp. URL: 12 QTL Biosystems, URL: 13 C.R. Taitt ve ark., Microbial Ecol., 47, (2004), sayfa: A.N. Naimushin ve ark., Biosens. Bioelectro., 17 (2002), sayfa: J.J. Pan ve D. Charych, Langmuir, 13 (1997), sayfa: Q. Cheng ve ark., Analyst, 129 (2004), sayfa: V. Parpura ve ark., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 100 (2003) sayfa: Lawrence Livermore Natioal Laboratory, URL: 19 F. Patolsky ve ark., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 101 (2004) sayfa:14017.