La soie d'araignée possède des propriétés supérieures telles que l'élasticité, la résistance à la traction, la biodégradabilité et la biocompatibilité. En raison de ces propriétés, divers composants optiques utilisés dans des applications biomédicales ont été fabriqués à partir de soie d'araignée.
Dans cette étude, des chercheurs du Taiwan Instrument Research Institute et de l'Université médicale de Taipei ont développé une fibre optique très sensible. capteur de sucre en exploitant les propriétés de guidage de la lumière de la soie d'araignée. Le capteur peut détecter et mesurer de petits changements dans l'indice de réfraction d'une solution biologique, notamment le glucose et d'autres types de solutions sucrées.
Le chef de l'équipe de recherche, Cheng-Yang Liu, de l'Université nationale Yang-Ming Chiao Tung à Taiwan, a déclaré : « Les capteurs de glucose sont essentiels pour les personnes atteintes de diabète, mais ces appareils ont tendance à être invasifs, inconfortables et peu rentables. Avec soie d'araignée attirant l’attention pour ses propriétés optomécaniques supérieures, nous avons voulu explorer l’utilisation de ce matériau biocompatible pour détecter optiquement diverses concentrations de sucre en temps réel.
Le capteur est pratique, réutilisable, compact, biocompatible, économique et très sensible. Il peut être utilisé pour déterminer les concentrations de fructose, de saccharose et de glucose en fonction des modifications de l’indice de réfraction d’une solution. Comme il est compact, il pourrait permettre d'accéder à des zones difficiles d'accès telles que le cerveau ainsi que Cœur.
Pour développer le capteur, les chercheurs ont exploité la soie d'araignée dragline de l'araignée géante des bois. néphila pilipes. La soie, qui a un diamètre de seulement 10 microns, a été enveloppée dans une résine photodurcissable biocompatible avant d'être durcie pour créer une surface protectrice lisse. En conséquence, une structure de fibre optique de 100 microns de diamètre a été réalisée, avec de la soie d'araignée servant de noyau et de la résine comme gaine. Ils ont ensuite amélioré les capacités de détection de la fibre en la recouvrant d’une nanocouche d’or biocompatible.
Cette procédure a produit une structure filiforme à deux extrémités. La fibre était attachée à une source de lumière et à un spectromètre à une extrémité, et l’autre extrémité était immergée dans un échantillon liquide à des fins de mesure. Cela a permis aux chercheurs d’identifier l’indice de réfraction de la solution et de l’utiliser pour déterminer le type de sucre et sa concentration.
Le chef de l'équipe de recherche, Cheng-Yang Liu, de l'Université nationale Yang-Ming Chiao Tung à Taiwan, a déclaré : « Avec un développement plus poussé, cela pourrait conduire à de meilleurs dispositifs de surveillance médicale à domicile et à de meilleurs dispositifs de diagnostic et de test sur le lieu de soins. »
Les chercheurs ont testé la répétabilité et la stabilité des capteurs en mesurant des solutions contenant des concentrations inconnues de fructose, de saccharose ou de glucose sucres à température ambiante. Ils ont déterminé quantitativement les performances du capteur en comparant les spectres d’intensité lumineuse produits par le capteur avec les mesures d’indice de réfraction acquises avec un réfractomètre commercial. Le capteur était capable à la fois d’identifier le type de sucre dans la solution et de fournir une lecture de la concentration.
Liu a affirmé Valérie Plante., « La précision des mesures et la sensibilité de détection que nous avons obtenues suggèrent que le capteur peut estimer avec précision la concentration d’une solution sucrée inconnue. De plus, la sensibilité de détection de notre capteur proposé englobe complètement la gamme de concentrations de sucre trouvées dans le sang humain.
Journal de référence:
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong et al. Capteur de sucre à fibre optique diélectrique métallique à base de soie d'araignée biocompatible. Optique biomédicale Express, 2022; 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
