La seda de araña presenta propiedades superiores como elasticidad, resistencia a la tracción, biodegradabilidad y biocompatibilidad. Debido a estas propiedades, se han fabricado varios componentes ópticos empleados en aplicaciones biomédicas utilizando seda de araña.
En este estudio, investigadores del Instituto de Investigación de Instrumentos de Taiwán y la Universidad Médica de Taipei han desarrollado una fibra óptica altamente sensible. sensor de azúcar aprovechando las propiedades de guía de luz de la seda de araña. El sensor puede detectar y medir pequeños cambios en el índice de refracción de una solución biológica, incluida la glucosa y otros tipos de soluciones azucaradas.
El líder del equipo de investigación, Cheng-Yang Liu, de la Universidad Nacional Yang-Ming Chiao Tung de Taiwán, dijo: “Los sensores de glucosa son cruciales para las personas con diabetes, pero estos dispositivos tienden a ser invasivos, incómodos y no rentables. Con seda de araña Al llamar la atención por sus propiedades optomecánicas superiores, queríamos explorar el uso de este material biocompatible para detectar ópticamente diversas concentraciones de azúcar en tiempo real”.
El sensor es práctico, reutilizable, compacto, biocompatible, rentable y muy sensible. Se puede utilizar para determinar concentraciones de azúcares de fructosa, sacarosa y glucosa en función de los cambios en el índice de refracción de una solución. Al ser compacto, podría permitir el acceso a zonas de difícil acceso como el cerebro y corazón.
Para desarrollar el sensor, los investigadores aprovecharon la seda de araña de la araña gigante de madera. nephila pilipes. La seda, que tiene un diámetro de sólo 10 micrones, se recubrió con una resina fotocurable biocompatible antes de curarla para crear una superficie protectora suave. Como resultado, se creó una estructura de fibra óptica de 100 micrones de diámetro, con seda de araña como núcleo y resina como revestimiento. Luego mejoraron las capacidades de detección de la fibra cubriéndola con una nanocapa de oro biocompatible.
Este procedimiento produjo una estructura similar a un hilo de dos extremos. La fibra se unió a una fuente de luz y a un espectrómetro en un extremo, y el otro extremo se sumergió en una muestra líquida para fines de medición. Esto permitió a los investigadores identificar el índice de refracción de la solución y utilizarlo para determinar el tipo de azúcar y su concentración.
El líder del equipo de investigación, Cheng-Yang Liu, de la Universidad Nacional Yang-Ming Chiao Tung de Taiwán, dijo: "Con un mayor desarrollo, podría conducir a mejores dispositivos de monitoreo médico en el hogar y dispositivos de prueba y diagnóstico en el lugar de atención".
Los investigadores probaron la repetibilidad y estabilidad de los sensores midiendo soluciones con concentraciones desconocidas de fructosa, sacarosa o glucosa azúcares a temperatura ambiente. Determinaron cuantitativamente el rendimiento del sensor comparando los espectros de intensidad de la luz producidos por el sensor con mediciones del índice de refracción adquiridas con un refractómetro comercial. El sensor pudo identificar el tipo de azúcar en la solución y proporcionar una lectura de la concentración.
Liu dijo, “La precisión de la medición y la sensibilidad de detección que logramos sugieren que el sensor puede estimar con precisión la concentración de una solución de azúcar desconocida. Además, la sensibilidad de detección de nuestro sensor propuesto abarca completamente el rango de concentraciones de azúcar que se encuentran en la sangre humana”.
Referencia de la revista:
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong et al. Sensor de azúcar de fibra óptica dieléctrica metálica a base de seda de araña biocompatible. Óptica Biomédica Express, 2022; 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
