Ämbliksiidil on suurepärased omadused, nagu elastsus, tõmbetugevus, biolagunevus ja biosobivus. Nende omaduste tõttu on ämbliksiidist valmistatud mitmesuguseid biomeditsiinilistes rakendustes kasutatavaid optilisi komponente.
Selles uuringus on Taiwani instrumentide uurimisinstituudi ja Taipei meditsiiniülikooli teadlased välja töötanud ülitundliku fiiberoptika suhkru andur kasutades ära ämbliksiidi valgust juhtivaid omadusi. Andur suudab tuvastada ja mõõta väikeseid muutusi bioloogilise lahuse, sealhulgas glükoosi ja muud tüüpi suhkrulahuste murdumisnäitajas.
Uurimisrühma juht Cheng-Yang Liu Taiwani riiklikust Yang-Ming Chiao Tungi ülikoolist ütles: "Glükoosiandurid on diabeediga inimestele üliolulised, kuid need seadmed kipuvad olema invasiivsed, ebamugavad ega ole kulutõhusad. Koos ämblik siid äratades tähelepanu oma suurepäraste optomehaaniliste omadustega, tahtsime uurida selle bioloogiliselt ühilduva materjali kasutamist erinevate suhkrukontsentratsioonide tuvastamiseks reaalajas optiliselt.
Andur on praktiline, korduvkasutatav, kompaktne, bioühilduv, kuluefektiivne ja väga tundlik. Seda saab kasutada fruktoosi, sahharoosi ja glükoosisuhkrute kontsentratsioonide määramiseks lahuse murdumisnäitaja muutuste põhjal. Kuna see on kompaktne, võib see võimaldada juurdepääsu raskesti ligipääsetavatele kohtadele, nagu näiteks aju ja süda.
Anduri väljatöötamiseks kasutasid teadlased hiiglasliku puidust ämbliku ämbliku siidi Nephila pilipes. Siid, mille läbimõõt on vaid 10 mikronit, ümbritseti enne kõvenemist bioloogiliselt ühilduva valguskõvastuva vaiguga, et luua sile kaitsepind. Selle tulemusena valmistati 100 mikroni läbimõõduga optilise kiu struktuur, mille südamikuks oli ämbliksiid ja kattekihiks vaik. Seejärel suurendasid nad kiu tundlikkust, kattes selle bioloogiliselt ühilduva kulla nanokihiga.
See protseduur andis kahe otsaga keermetaolise struktuuri. Kiud kinnitati ühest otsast valgusallika ja spektromeetri külge ning teine ots uputati mõõtmise eesmärgil vedelasse proovi. See võimaldas teadlastel tuvastada lahuse murdumisnäitaja ja kasutada seda suhkru tüübi ja selle kontsentratsiooni kindlakstegemiseks.
Uurimisrühma juht Cheng-Yang Liu Taiwani riiklikust Yang-Ming Chiao Tungi ülikoolist ütles: "Edasise arendusega võib see kaasa tuua paremad kodus kasutatavad meditsiinilise jälgimise seadmed ning hoolduspunktides kasutatavad diagnostika- ja testimisseadmed."
Teadlased testisid andurite korratavust ja stabiilsust, mõõtes lahuseid tundmatu fruktoosi, sahharoosi või kontsentratsiooniga. glükoos suhkrud toatemperatuuril. Nad määrasid kvantitatiivselt anduri jõudluse, võrreldes anduri tekitatud valguse intensiivsuse spektreid kaubandusliku refraktomeetriga saadud murdumisnäitaja mõõtmistega. Andur suutis tuvastada nii lahuses oleva suhkru tüübi kui ka anda kontsentratsiooni näidu.
Liu ütles, "Meie saavutatud mõõtmise täpsus ja tundlikkuse tundlikkus viitab sellele, et andur suudab täpselt hinnata tundmatu suhkrulahuse kontsentratsiooni. Veelgi enam, meie pakutud anduri tundlikkuse tundlikkus hõlmab täielikult inimveres leiduvate suhkrukontsentratsioonide vahemikku.
Ajakirja viide:
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong jt. Bioühilduv ämblik-siidipõhine metall-dielektriline fiiberoptiline suhkruandur. Biomedical Optics Express, 2022; 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
