Biyobelirteçlerin tespiti ve nicelleştirilmesi için çeşitli kimyasal yöntemler, hem protein kimyasında hem de klinik tanılarda, özellikle kanser tanılarında ve kardiyovasküler hastalık progresyonunun değerlendirilmesinde rutin olarak kullanılmaktadır. Günümüzde, yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC), enzime bağlı immünosorbent testi (ELISA) ve kütle spektrometresi gibi yöntemler, toplu sıvı çekme yoluyla vasküler bölme 1,2,3'ten veya mikrodiyaliz ile interstisyel bölmeden numune toplanmasına dayanmaktadır. Mikrodiyaliz, ilgilenilen bir bölgeye yerleştirilen bilinen uzunlukta yarı geçirgen bir membran tüpü kullanır. Toplama sıvısı, analiz5 içinnumuneyi toplamak için birkaç dakika 4 boyunca tüpün içinden geçirilir, böylece zamansal çözünürlüğü sınırlar. Bu şekilde, toplanan örnekler sadece yerel mikro çevrenin zaman içinde ortalama bir değerini sağlar ve perfüzyon hızı ve yeterli numune hacminin toplanması ile sınırlıdır. Ayrıca, bu yöntemler deneysel verilerin ve sinyal ortalamasının bir araya getirilmesini gerektirir; bu nedenle, denekler arasındaki değişkenliği hesaba katmayabilir. Daha da önemlisi, numune toplama ve sonraki çevrimdışı analiz arasındaki süre, acil klinik müdahale ve terapötikleri engellemektedir.
Mevcut protokolde, spesifik biyoaktif peptitlerin zamana bağlı elektriksel tespiti için kapasitif immünoprob biyosensörünün (CI probu) kullanımı özetlenmiştir. Vaskülatür, endokard, kardiyomiyositler ve intrakardiyak gangliyonları innerve eden post-gangliyonik sempatik nöronlardan salınan nöropeptit Y (NPY), kardiyovasküler sistemde majör bir nöromodülatör peptid vericisidir 6,7,8,9. Burada sunulan yöntem NPY'yi ölçmek için tasarlanmıştır ve deneysel fizibilite bir domuz kalp modelinde gösterilmiştir. Bununla birlikte, bu yaklaşım, seçici bir antikorun mevcut olduğu herhangi bir biyoaktif peptit için geçerlidir10. Bu yöntem, bir platin tel probu ile işlevselleştirilmiş uç11,12'deki iletken sıvı arasındaki kapasitif bağlantıya dayanır. Bu uygulamada, elektrot ucuna bağlanan ve iletken sıvı ortamına bakan hedef nöropeptide (NPY) karşı bir antikor aracılığıyla etkileşime aracılık edildi. Bu işlevselleştirme, reaktif polidopaminin platin tel probu10,13'ün ucuna elektrodepozisyonu ile sağlandı.
Antikor işlevselleştirilmiş prob in vivo olarak ilgi çekici bir bölgeye yerleştirildiğinde, uyarılmış endojen NPY salınımı prob ucundaki tutucu antikorlara bağlanmaya yol açar ve elektrot yüzeyindeki iletken sıvı NPY proteini tarafından yer değiştirir. Elektriksel ortamdaki lokal değişiklik, yüksek hareketlilikli, yüksek dielektrik sıvının hareketsiz, statik yüklü bir molekülle yer değiştirmesine neden olur. Bu, elektrot-akışkan arayüzünü ve dolayısıyla bir adım fonksiyonlu komut potansiyeline yanıt olarak yük akımındaki bir değişiklik olarak ölçülen kapasitansını değiştirir. Her bir ölçüm döngüsünün hemen ardından, bağlı NPY'yi elektrostatik etkileşim yoluyla antikordan itmek için negatif bir "sıfırlama" potansiyeli kullanılır, böylece sonraki ölçüm10 turları için antikor bağlanma bölgeleri temizlenir. Bu, NPY'nin zaman çözümlü bir şekilde ölçülmesine etkili bir şekilde izin verir. Benzersiz CI tekniği, veri havuzu oluşturmadan veya birkaç deney üzerinde sinyal ortalaması olmadan tek bir deneyden dinamik biyobelirteç seviyelerini ölçmek için yukarıda özetlenen mikrodiyaliz tabanlı immünokimyasal yöntemlerin sınırlamalarının üstesinden gelir9 ve neredeyse gerçek zamanlı olarak veri sağlar. Ayrıca, bu yöntemi, zaman içinde çözülmüş ve lokalize bir ölçekte uygun bir antikorun bulunduğu herhangi bir biyobelirteç ile uyarlama yeteneği, hastalık progresyonunun değerlendirilmesi ve terapötik müdahalelerin yönlendirilmesi için immünokimyasal ölçümlerde önemli bir teknik ilerleme sağlamaktadır.
Veri toplama ve analiz yazılımı, IGOR Pro'da (tamamen etkileşimli bir yazılım ortamı) özel olarak yazılmıştır. Bir analogdan dijitale dönüştürücü (A/D) sistemi, bilgisayar kontrolü altında bir komut voltajı yayınladı ve özel bir amplifikatörden veri aldı. Amplifikatör bazı benzersiz özelliklere sahipti. Bunlar, elektrotun değişkenliğini entegre etmek için 1 MOhm veya 10 MOhm geri besleme voltajı kelepçesi devresinin seçilmesine izin veren dört edinme kanalının her biri için bir geri besleme direnci (değiştirilebilir) içeriyordu. Dört edinme kanalının tümü için tek bir kafaya ve karşılıklı topraklama / referans devresine sahip bir sahne ünitesi de cihazı göğsün yakınına tek bir fiziksel modüle yerleştirmek için inşa edildi. Bildirilen tüm verileri toplamak için 1 MOhm geri besleme direnci ayarı kullanılmıştır.
Filtre ve kazanç ayarları amplifikatörden telgrafla çekildi ve veri dosyasına kaydedildi. Veriler, 10 kHz'de sayısallaştırılmış 2 kutuplu analog Bessel filtresi ile 1 kHz'de filtrelendi. Prob ve çevresindeki iletken çözelti arasındaki potansiyel farkı, prob ucunda bir Helmholtz kapasitif tabaka oluşturur. Ligandın prob ucundaki antikora bağlanması, lokal yükün değişmesine ve dolayısıyla Helmholtz kapasitansında bir değişikliğe neden olur. Devrenin kapasitif bileşenindeki bu değişiklik, probu adım fonksiyonlu voltaj protokolündeki potansiyele getirmek için gereken enjekte edilen yükün büyüklüğünde bir kaymaya neden olur. Böylece, belirli bir ligandın işlevselleştirilmiş proba bağlanması, pik kapasitif akımda bir değişiklik olarak elektrot kapasitans ölçümünde bir değişikliğe neden olur.