ابریشم عنکبوت دارای خواص برتری مانند کشش، استحکام کششی، زیست تخریب پذیری و زیست سازگاری است. به دلیل این ویژگی‌ها، اجزای نوری مختلفی که در کاربردهای زیست‌پزشکی استفاده می‌شوند، با استفاده از ابریشم عنکبوت ساخته شده‌اند.
در این مطالعه، محققان مؤسسه تحقیقاتی ابزار تایوان و دانشگاه پزشکی تایپه یک فیبر نوری بسیار حساس تولید کرده‌اند. سنسور قند با استفاده از خواص هدایت نور ابریشم عنکبوت. این حسگر می‌تواند تغییرات کوچک در ضریب شکست محلول‌های بیولوژیکی، از جمله گلوکز و انواع دیگر محلول‌های قندی را شناسایی و اندازه‌گیری کند.
رهبر تیم تحقیقاتی چنگ یانگ لیو از دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ در تایوان گفت: حسگرهای گلوکز برای افراد مبتلا به دیابت بسیار مهم هستند، اما این دستگاه‌ها معمولاً تهاجمی، ناراحت‌کننده و مقرون به صرفه نیستند. با ابریشم عنکبوت با توجه به ویژگی‌های اپتومکانیکی برتر آن، ما می‌خواستیم با استفاده از این ماده زیست سازگار برای تشخیص غلظت‌های مختلف قند در زمان واقعی به صورت نوری کاوش کنیم.
این سنسور کاربردی، قابل استفاده مجدد، فشرده، زیست سازگار، مقرون به صرفه و بسیار حساس است. می توان از آن برای تعیین غلظت قندهای فروکتوز، ساکارز و گلوکز بر اساس تغییرات در ضریب شکست محلول استفاده کرد. از آنجایی که جمع و جور است، می تواند امکان دسترسی به مناطق صعب العبور را فراهم کند مغز و قلب.
برای توسعه این حسگر، محققان ابریشم عنکبوت دراگلاین را از عنکبوت چوبی غول پیکر مهار کردند. نفیلا پیلیپس. ابریشم که قطر آن تنها 10 میکرون است، قبل از عمل آوری برای ایجاد یک سطح محافظ صاف، در یک رزین سازگار با نور طبیعی محصور شد. در نتیجه، یک ساختار فیبر نوری با قطر 100 میکرون ساخته شد که ابریشم عنکبوت به عنوان هسته و رزین به عنوان روکش استفاده می شود. سپس با پوشاندن آن با یک نانولایه زیست سازگار از طلا، قابلیت‌های حسی فیبر را افزایش دادند.
این روش ساختاری دو سر و نخ مانند ایجاد کرد. فیبر به یک منبع نور و یک طیف سنج در یک انتها متصل شد و انتهای دیگر برای اهداف اندازه گیری در یک نمونه مایع غوطه ور شد. این امکان را برای محققان فراهم کرد تا ضریب شکست محلول را شناسایی کرده و از آن برای تعیین نوع قند و غلظت آن استفاده کنند.
رهبر تیم تحقیقاتی چنگ یانگ لیو از دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ در تایوان گفت: با توسعه بیشتر، می‌تواند منجر به دستگاه‌های نظارتی پزشکی در خانه و دستگاه‌های تشخیصی و آزمایشی در محل مراقبت بهتر شود.»
محققان تکرارپذیری و پایداری حسگرها را با اندازه‌گیری محلول‌هایی با غلظت‌های ناشناخته فروکتوز، ساکارز یا گلوکز قندها در دمای اتاق آنها به طور کمی عملکرد سنسور را با مقایسه طیف شدت نور تولید شده توسط سنسور با اندازه‌گیری‌های ضریب شکست به‌دست‌آمده با یک انکسارسنج تجاری تعیین کردند. حسگر قادر بود هم نوع قند موجود در محلول را شناسایی کند و هم غلظت آن را بازخوانی کند.
لیو گفت:, دقت اندازه گیری و حساسیت حسی که به دست آوردیم نشان می دهد که حسگر می تواند غلظت محلول قند ناشناخته را به دقت تخمین بزند. علاوه بر این، حساسیت حسگر برای حسگر پیشنهادی ما به طور کامل محدوده غلظت قند موجود در خون انسان را در بر می گیرد.
مرجع مجله:
- Hsuan-Pei E، Jelene Antonicole Ngan Kong و همکاران. حسگر قند فیبر نوری فیبر نوری مبتنی بر ابریشم عنکبوت زیست سازگار. Biomedical Optics Express، 2022؛ 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
