Σχεδίαση και ανάπτυξη βιοαισθητήρα για την ταχεία ανίχνευση του SARS-CoV-2

Abstract

The aim of this thesis is the development of an electrochemical biosensor for the rapid detection of SARS-CoV-2 in biological samples.In the first part of the thesis, the sensing element is developed, based on the immobilization of the natural receptor of the virus, the enzyme ACE2, on the surface of interdigitated electrode capacitors. The results of the biosensor measurements are correlated with the real-time PCR results for the same samples.Then, after the sensor has been verified to function properly, the sensor is integrated into a lab-developed portable device. This device consists of a custom precision electronic circuit that performs impedance measurements. Also, using Bluetooth, the device wirelessly transmits the measurement results to an android mobile application developed in the framework of the thesis.The final stage concerns the packaging of the biosensor and the electronic device, but also the construction of the connector between the two. The packaging of the device and the manufacturing of the connector are done using 3D printing. The packaging of the biosensor is carried out using a photosensitive film, ORDYL SY 300, which is processed by the method of optical lithography.

Στόχος αυτής της διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός ηλεκτροχημικού βιοαισθητήρα για την ανίχνευση του SARS-CoV-2 σε βιολογικά δείγματα.Στο πρώτο μέρος της διατριβής αναπτύσσεται το αισθητήριο στοιχείο, που βασίζεται στην ακινητοποίηση του φυσικού υποδοχέα του ιού, του ενζύμου ACE2, στην επιφάνεια πυκνωτών ενδοδιαπλεκόμενων ηλεκτροδίων. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων του βιοαισθητήρα συσχετίζονται με τα αποτελέσματα της real-time PCR για τα ίδια δείγματα.Στην συνέχεια, αφού έχει επαληθευτεί η ορθή λειτουργία του αισθητήρα, ο αισθητήρας ενσωματώνεται σε μια φορητή συσκευή που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο. Αυτή η συσκευή αποτελείται από ένα πρωτότυπο ηλεκτρονικό κύκλωμα ακριβείας που πραγματοποιεί μετρήσεις της σύνθετης αντίστασης. Ακόμα, χρησιμοποιώντας Bluetooth, η συσκευή μεταδίδει ασύρματα τα αποτελέσματα της μέτρησης σε εφαρμογή για κινητά android που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της διατριβής.Το τελικό στάδιο αφορά το πακετάρισμα του βιοαισθητήρα και της ηλεκτρονικής συσκευής, αλλά και την κατασκευή της διασύνδεσης μεταξύ των δύο. Το πακετάρισμα της συσκευής και η κατασκευή της διασύνδεσης πραγματοποιούνται με χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης. Το πακετάρισμα του βιοαισθητήρα πραγματοποιείται με την χρήση μιας φωτοευαίσθητης ταινίας, της ORDYL SY 300, η επεξεργασία της οποίας γίνεται με την μέθοδο της οπτικής λιθογραφίας.