クモの糸は、弾力性、引張強度、生分解性、生体適合性などの優れた特性をもたらします。 これらの特性のため、クモの糸を使用して、生物医学用途で使用されるさまざまな光学部品が製造されています。
この研究では、台湾機器研究所と台北医科大学の研究者が高感度光ファイバーを開発しました。 砂糖センサー クモの糸の導光特性を利用することによって。 このセンサーは、グルコースやその他の種類の糖溶液を含む生物学的溶液の屈折率の小さな変化を検出して測定できます。
台湾の国立陽明交通大学の研究チームのリーダーである Cheng-Yang Liu 氏は、次のように述べています。 「グルコースセンサーは糖尿病患者にとって重要ですが、これらのデバイスは侵襲的で不快で、費用対効果が低い傾向があります. と クモの糸 その優れたオプトメカニカル特性で注目を集めているため、この生体適合性材料を使用して、さまざまな糖濃度を光学的にリアルタイムで検出することを検討したいと考えました。」
このセンサーは、実用的で、再利用可能で、コンパクトで、生体適合性があり、費用対効果が高く、高感度です。 溶液の屈折率の変化に基づいて、フルクトース、スクロース、およびブドウ糖の濃度を決定するために使用できます。 コンパクトなので、手が届きにくい場所へのアクセスを可能にします。 脳 & ハート.
センサーを開発するために、研究者は巨大なウッドスパイダーのドラグラインスパイダーシルクを利用しました ジョロウグモ. 直径わずか 10 ミクロンのシルクは、滑らかな保護面を作成するために硬化する前に、生体適合性のある光硬化性樹脂で覆われていました。 その結果、クモの糸をコア、樹脂をクラッドとする、直径100ミクロンの光ファイバー構造を実現しました。 次に、生体適合性のある金のナノ層でコーティングすることにより、ファイバーのセンシング機能を強化しました。
この手順により、両端の糸のような構造が生成されました。 ファイバーの一端は光源と分光計に取り付けられ、もう一端は測定目的で液体サンプルに浸されました。 これにより、研究者は溶液の屈折率を特定し、それを使用して糖の種類とその濃度を確認することができました。
台湾の国立陽明交通大学の研究チームのリーダーである Cheng-Yang Liu 氏は、次のように述べています。 「さらなる開発により、より優れた在宅医療モニタリング デバイスやポイント オブ ケアの診断および検査デバイスにつながる可能性があります。」
研究者は、未知の濃度のフルクトース、スクロース、または グルコース 室温で砂糖。 彼らは、センサーによって生成された光強度スペクトルを市販の屈折計で取得した屈折率測定値と比較することにより、センサーの性能を定量的に決定しました。 このセンサーは、溶液中の糖の種類を識別し、濃度を読み取ることができました。
リュー と, 「私たちが達成した測定精度とセンシング感度は、センサーが未知の糖溶液の濃度を正確に推定できることを示唆しています。 さらに、提案されたセンサーの検出感度は、人間の血液に見られる糖濃度の範囲を完全に網羅しています。」
ジャーナルリファレンス：
- Hsuan-Pei E、Jelene Antonicole Ngan Kong et al. 生体適合性スパイダーシルクベースの金属誘電体光ファイバー糖センサー。 生物医学光学エクスプレス、ＸＮＵＭＸ； 2022（13）：9 DOI： 10.1364/BOE.462573
