Mikrosolenoidowe przepływowe systemy bioanalityczne do oznaczania wybranych analitów istotnych w diagnostyce medycznej

Diagnostyka medyczna jest procesem rozpoznania chorób na podstawie stwierdzonych objawów przy pomocy wielu rodzajów badań. Jednym z obszarów diagnostyki medycznej jest analiza kliniczna. Wynika to ze znaczenia i wkładu wyników otrzymanych podczas badań laboratoryjnych w toku identyfikacji zespołów chorobowych. Znaczna większość podejmowanych decyzji medycznych jest oparta właśnie o jakościowe lub/i ilościowe dane analityczne. Od technik pomiarowych wprowadzanych na potrzeby analityki klinicznej wymagany jest szereg parametrów, które przyczynią się do coraz efektywniejszego oznaczania wielu, różnorodnych analitów w złożonych matrycach materiałów biologicznych. Dlatego też wysoka precyzja, powtarzalność i odtwarzalność oraz zmniejszenie kosztów i czasu przeprowadzanych analiz to główne parametry charakteryzujące nowoczesne układy pomiarowe. W dużym stopniu zostało to osiągnięte poprzez wprowadzenie zmechanizowania lub zautomatyzowania procedur analitycznych i zaimplementowania ich w systemach klinicznych. Jednym z trzech głównych typów analizatorów dostępnych w laboratoriach klinicznych, poza analizatorami wirówkowymi i dyskretnymi, są analizatory przepływowe. Koncepcja analiza przepływowej powstała w późnych latach pięćdziesiątych jako odpowiedź na problemy analizy klinicznej (do których głównie należy zaliczyć niewielką ilość przeprowadzanych oznaczeń oraz niską precyzję pomiarów) i od samego początku była prężnie rozwijana. Dowodem tego są powstałe na jej podstawie liczne techniki z wykorzystaniem coraz to wydajniejszych urządzeń do sterowania przepływem. Zalicza się do nich między innymi technika z zastosowaniem urządzeń mikrosolenoidowych (określana w literaturze anglojęzycznej jako MCFA – MultiCommutated Flow Analysis). Celem prezentowanych badań była konstrukcja zmechanizowanych układów analitycznych typu MCFA z detekcją optoelektroniczną typu PEDD (Paired Emitter Detector Diode) do oznaczania wybranych biomarkerów w płynach ustrojowych, istotnych z punktu widzenia diagnostyki medycznej, w tym: enzymów (fosfataza kwaśna i zasadowa), metabolitów (kreatynina), białka całkowitego oraz frakcji albuminowej. Dodatkowo, elastyczność i uniwersalność mikrosolenoidowych układów multikomutacyjnych pozwoliła na sprawne i efektywne analizowanie próbek o bardzo złożonej matrycy (mocz, surowica, płyn mózgowo-rdzeniowy). W pracy została przedstawiona budowa, zasada działania oraz charakterystyka opisywanych systemów wraz z potwierdzeniem eksperymentalnym ich przydatności analitycznej do zastosowania w analizie klinicznej.

Medical diagnostics is the process of disease recognition based on the symptoms observed with many types of research. One of the areas of medical diagnostics is clinical analysis. The contribution and importance of the results obtained in clinical laboratories are significant in identification process of syndromes. The vast majority of medical decisions are based on the qualitative and / or quantitative analytical data. From analytical techniques, which are introduced for the clinical analysis purpose, a number of parameters is required to efficient determination of many analytes in complex biological matrices. Therefore, high precision, repeatability, reproducibility and reduction of costs and time of the analysis are the main parameters that characterize modern measuring systems. It has been achieved by the introduction of mechanization or automation of analytical procedures and implementation them in clinical systems. One of the three main types of analyzers available in clinical laboratories, besides centrifugal and discrete analyzers are flow analyzers. The concept of flow analysis was introduced in the late fifties as an answer to the problems of clinical analysis (which mainly include a small amount of performed determinations and low precision of measurements). From the very beginning, flow analysis has been rapidly developed. A number of techniques with the use of increasingly efficient flow control devices have been invented on the basis of flow analysis concept. One of them is MultiCommutated Flow Analysis (MCFA) - the technique using solenoid flow control devices. The aim of this study was to construct mechanized analytical MCFA systems with optoelectronic PEDD (Paired Emitter Detector Diode) detection for the determination of selected biomarkers in body fluids, significant from medical diagnostics point of view, including enzymes (acid phosphatase and alkaline), metabolites (creatinine ), total protein and albumin. In addition, the flexibility and versatility solenoid multicommutation systems allowed for efficient and effective sample analysis of very complex matrices (urine, serum, cerebrospinal fluid). In presented dissertation, design, principle of operation and characterization of described systems is presented with experimental confirmation of their analytical usefulness in clinical analysis.