Sutra laba-laba memiliki sifat unggul seperti elastisitas, kekuatan tarik, kemampuan terurai secara hayati, dan biokompatibilitas. Karena sifat ini, berbagai komponen optik yang digunakan dalam aplikasi biomedis telah dibuat menggunakan sutra laba-laba.
Dalam studi ini, para peneliti dari Taiwan Instrument Research Institute dan Taipei Medical University telah mengembangkan serat optik yang sangat sensitif sensor gula dengan memanfaatkan sifat pemandu cahaya dari sutera laba-laba. Sensor dapat mendeteksi dan mengukur perubahan kecil pada indeks bias larutan biologis, termasuk glukosa dan jenis larutan gula lainnya.
Pemimpin tim peneliti Cheng-Yang Liu dari Universitas Nasional Yang-Ming Chiao Tung di Taiwan mengatakan, “Sensor glukosa sangat penting bagi penderita diabetes, namun perangkat ini cenderung invasif, tidak nyaman, dan tidak hemat biaya. Dengan sutera laba-laba Menarik perhatian karena sifat optomekanisnya yang unggul, kami ingin mengeksplorasi penggunaan bahan biokompatibel ini untuk mendeteksi berbagai konsentrasi gula secara optik secara real-time.”
Sensor ini praktis, dapat digunakan kembali, kompak, biokompatibel, hemat biaya, dan sangat sensitif. Ini dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi gula fruktosa, sukrosa, dan glukosa berdasarkan perubahan indeks bias larutan. Karena kompak, ini dapat memungkinkan akses ke area yang sulit dijangkau seperti otak dan jantung.
Untuk mengembangkan sensor tersebut, peneliti memanfaatkan sutra laba-laba dragline dari laba-laba kayu raksasa nephila pilipes. Sutra tersebut, yang memiliki diameter hanya 10 mikron, dibungkus dalam resin biokompatibel yang dapat difoto sebelum diawetkan untuk menciptakan permukaan pelindung yang halus. Hasilnya, struktur serat optik berdiameter 100 mikron dibuat, dengan sutra laba-laba sebagai inti dan resin sebagai pelapisnya. Mereka kemudian meningkatkan kemampuan penginderaan serat dengan melapisinya dengan lapisan nano emas yang biokompatibel.
Prosedur ini menghasilkan struktur seperti benang dengan dua ujung. Serat tersebut dilekatkan pada sumber cahaya dan spektrometer di salah satu ujungnya, dan ujung lainnya direndam dalam sampel cair untuk keperluan pengukuran. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk mengidentifikasi indeks bias larutan dan menggunakannya untuk memastikan jenis gula dan konsentrasinya.
Pemimpin tim peneliti Cheng-Yang Liu dari Universitas Nasional Yang-Ming Chiao Tung di Taiwan mengatakan, “Dengan pengembangan lebih lanjut, hal ini dapat menghasilkan perangkat pemantauan medis di rumah yang lebih baik serta perangkat diagnostik dan pengujian di tempat perawatan.”
Para peneliti menguji kemampuan pengulangan dan stabilitas sensor dengan mengukur larutan dengan konsentrasi fruktosa, sukrosa, atau glukosa gula pada suhu kamar. Mereka secara kuantitatif menentukan kinerja sensor dengan membandingkan spektrum intensitas cahaya yang dihasilkan oleh sensor dengan pengukuran indeks bias yang diperoleh dengan refraktometer komersial. Sensor mampu mengidentifikasi jenis gula dalam larutan dan memberikan pembacaan konsentrasi.
Liu tersebut, “Ketepatan pengukuran dan sensitivitas penginderaan yang kami capai menunjukkan bahwa sensor dapat memperkirakan secara akurat konsentrasi larutan gula yang tidak diketahui. Selain itu, sensitivitas penginderaan untuk sensor yang kami usulkan sepenuhnya mencakup kisaran konsentrasi gula yang ditemukan dalam darah manusia.”
Referensi Jurnal:
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong dkk. Sensor gula serat optik logam-dielektrik berbasis sutra laba-laba biokompatibel. Optik Biomedis Express, 2022; 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
