A growing demand has emerged for new point-of-care (POC) platforms capable of delivering reliable clinical data in real-time through minimally invasive procedures. Currently, the majority of clinical data is derived from analyzing collected biological samples, primarily blood or plant sap. Unfortunately, these methods cost discomfort to patients, and are even destructive to plants. For example, conventional sap collection requires sacrifice the plants. The lack of portable tools for fast, on-site patient/plant monitoring has driven research into alternative strategies using biosensors.

The glucometer (i.e. blood glucose meter) stands out as one of the most successful examples of a POC device. It reflects the key features we strive for in such a biosensing platform: minimal limitations on who and where it can be used, combined with high reliability and affordability. Electrochemical readouts are advantageous in this case due to its fast response, wide detection range, and ease of integration into portable devices. This doctoral thesis introduces advancements of electrochemical biosensing platforms for detecting various analytes both in humans and plants. The key findings are summarized in the Results and Discussion section based on the four published research articles.

Briefly, the first type of electrochemical biosensor was developed for the determination of glycine in various human biofluids (e.g., blood, sweat, and urine). Considering the increasing importance of amino acid detection for clinical applications, we then created a new biosensing platform based on microneedles (MN) that aims to measure in dermal interstitial fluid. This minimally invasive strategy highlights the novelty of our second work. Third, we extended MN-based biosensors to another important analyte, lactate, which is previously widely analyzed in sweat. Finally, we demonstrated the first example of applying the MN sensors for continuous and real-time plant monitoring.

En växande efterfrågan har uppstått på nya point-of-care-plattformar (POC) som kan leverera tillförlitliga kliniska data i realtid genom minimalt invasiva procedurer. För närvarande härrör majoriteten av kliniska data från analys av insamlade biologiska prover, främst blod eller växtsaft. Tyvärr kostar dessa metoder obehag för patienter och är till och med destruktiva för växter, eftersom konventionell savinsamling kräver att växterna offras. Bristen på bärbara verktyg för snabb patient-/anläggningsövervakning på plats har drivit forskning på alternativa strategier som använder biosensorer.

Glukometern (dvs blodsockermätaren) framstår som ett av de mest framgångsrika exemplen på en POC-enhet. Det återspeglar nyckelfunktionerna vi strävar efter i en sådan biosensingplattform: minimala begränsningar för vem och var den kan användas, kombinerat med hög tillförlitlighet och prisvärdhet. Noterbart är den elektrokemiska avläsningen fördelaktig i detta fall på grund av dess snabba svar, breda detekteringsområde och enkla integration i bärbara enheter. I detta avseende introducerar denna doktorsavhandling framsteg inom elektrokemiska bioavkänningsplattformar för att detektera olika analyter både hos människor och växter. De viktigaste resultaten sammanfattas i avsnittet Resultat och diskussion baserat på de fyra publicerade artiklarna.

Först utvecklades den första typen av elektrokemisk biosensor för bestämning av glycin i olika humana biovätskor (t.ex. blod, svett och urin). Med tanke på den ökande betydelsen av aminosyradetektering för kliniska tillämpningar skapade vi sedan en ny biosensingplattform baserad på mikronålar (MN) som syftar till att mäta i interstitiell vätska (ISF). Denna minimalt invasiva strategi framhäver nyheten i vårt andra arbete. För det tredje utökar vi MN-baserade biosensorer till en annan viktig analyt, laktat, som tidigare analyserats flitigt i svett. Slutligen visade vi det första exemplet på att använda MN-sensorer för kontinuerlig och realtidsövervakning av anläggningar.