The research on the development of a microfluidic analytical and diagnostic test using a digital imaging system as a detection method

Przedstawiona praca dotyczy badań nad opracowaniem mikroprzepływowego urządzenia analityczno-diagnostycznego wytworzonego z wykorzystaniem papieru jako materiału bazowego (μPAD) do oznaczania litu w surowicy krwi i krwi pełnej z wykorzystaniem systemu cyfrowego obrazowania jako sposobu detekcji. W części teoretycznej przybliżono przebieg choroby afektywnej dwubiegunowej z uwzględnieniem zastosowania litu w jej leczeniu. Następnie scharakteryzowano aplikację PhotoMetrix PRO i przedstawiono opisane w literaturze przykłady zastosowania systemu cyfrowego obrazowania w analizie biomedycznej. Przedstawiono również sposoby przygotowywania testów typu Point-of-care, a także metody rozdzielania krwi na mikroprzepływowych urządzeniach analitycznych z wykorzystaniem papieru jako materiału bazowego (μPAD). W tej części pracy opisano również spektrofotometryczne metody oznaczania litu z Toronem i Chinizaryną. W trakcie badań sprawdzono możliwość oznaczania litu w kompleksie z Toronem z wykorzystaniem systemu cyfrowego obrazowania. Wybrano odpowiedni kanał w aplikacji PhotoMetrix PRO oraz dobrano warunki prowadzenia reakcji będącej podstawą oznaczenia Li, a następnie zweryfikowano zaproponowana metodę poprzez oznaczenie litu z Toronem w próbkach syntetycznych. W trakcie badań opracowano również sposób wytwarzania µPADu, który pozwolił na skuteczne rozdzielanie krwi. Sprawdzono także możliwość oznaczania litu w przypadku prowadzenia reakcji tego analitu z Toronem na papierowym podłożu.

This work concerns the development of a microfluidic paper-based analytical device (μPAD) in order to determine the concentration of lithium in blood serum and whole blood using a digital imaging system as a detection method. In the theoretical part, bipolar disorder is briefly explained, including the application of lithium in its treatment. Then, the PhotoMetrix PRO app is described, followed by examples of digital imaging system’s applications in biomedical analysis which have been published in the literature. This part of the dissertation also describes methods of preparation of Point-of-care devices, as well as blood separation methods on μPADs. Furthermore, spectrophotometric methods of lithium determination with Thorin and Quinizarin are discussed. During the research, the possible determination of lithium complexed with Thorin with the use of a digital imaging system was tested. The appropriate channel was selected in the PhotoMetrix PRO app and the suitable conditions for Li determination were selected. Finally, the proposed method was verified by determination of lithium with Thorin in synthetic samples. In parallel, a method of producing µPAD for efficient blood separation was developed. The possibility of determination of lithium after its reaction with Thorin on a paper base was also tested.