거미줄은 탄력성, 인장강도, 생분해성, 생체적합성 등 우수한 특성을 갖고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 생의학 응용 분야에 사용되는 다양한 광학 부품이 거미줄을 사용하여 제작되었습니다.
이번 연구에서 대만 기기 연구소(Taiwan Instrument Research Institute)와 타이베이 의과대학(Taipei Medical University) 연구진은 매우 민감한 광섬유를 개발했습니다. 설탕 센서 거미줄의 빛을 안내하는 특성을 활용하여. 센서는 포도당 및 기타 설탕 용액을 포함한 생물학적 용액의 굴절률의 작은 변화를 감지하고 측정할 수 있습니다.
대만 국립 양명자오퉁대학교(National Yang-Ming Chiao Tung University) 연구팀의 류쳉양(Cheng-Yang Liu) 연구팀장은 다음과 같이 말했습니다. “당뇨병 환자에게 혈당 센서는 매우 중요하지만 이러한 장치는 침습적이고 불편하며 비용 효율성이 떨어지는 경향이 있습니다. 와 함께 거미줄 우수한 광기계적 특성으로 주목을 끌면서 우리는 이 생체 적합성 물질을 사용하여 실시간으로 광학적으로 다양한 당 농도를 감지하는 방법을 모색하고 싶었습니다."
이 센서는 실용적이고 재사용이 가능하며 컴팩트하고 생체 적합하며 비용 효율적이며 민감도가 높습니다. 용액의 굴절률 변화를 기반으로 과당, 자당 및 포도당의 농도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 컴팩트하므로 접근하기 어려운 지역에 접근할 수 있습니다. 뇌 와 심장.
센서를 개발하기 위해 연구원들은 거대한 나무 거미의 드래그라인 거미줄을 활용했습니다. 네필라 필립스. 직경이 10미크론에 불과한 실크를 생체적합성 광경화성 수지로 감싸서 경화시켜 매끄러운 보호 표면을 만들었습니다. 그 결과, 거미줄이 코어 역할을 하고 수지가 클래딩 역할을 하는 100 마이크론 직경의 광섬유 구조가 만들어졌습니다. 그런 다음 생체 적합성 금 나노층으로 코팅하여 섬유의 감지 기능을 강화했습니다.
이 절차를 통해 양쪽 끝이 있는 실 모양의 구조가 생성되었습니다. 섬유의 한쪽 끝은 광원과 분광계에 부착되었고, 다른 쪽 끝은 측정 목적으로 액체 시료에 담궈졌습니다. 이를 통해 연구진은 용액의 굴절률을 확인하고 이를 활용해 설탕의 종류와 농도를 확인할 수 있게 됐다.
대만 국립 양명자오퉁대학교(National Yang-Ming Chiao Tung University) 연구팀의 류쳉양(Cheng-Yang Liu) 연구팀장은 다음과 같이 말했습니다. "추가 개발을 통해 더 나은 재택 의료 모니터링 장치와 현장 진단 및 테스트 장치로 이어질 수 있습니다."
연구원들은 과당, 자당 또는 과당의 농도를 알 수 없는 용액을 측정하여 센서의 반복성과 안정성을 테스트했습니다. 포도당 실온의 설탕. 그들은 센서에서 생성된 광도 스펙트럼을 상업용 굴절계로 얻은 굴절률 측정값과 비교하여 센서의 성능을 정량적으로 결정했습니다. 센서는 용액에 있는 설탕의 유형을 식별하고 농도 판독값을 제공할 수 있었습니다.
리우 말했다, “우리가 달성한 측정 정밀도와 감지 감도는 센서가 알려지지 않은 설탕 용액의 농도를 정확하게 추정할 수 있음을 시사합니다. 게다가 우리가 제안한 센서의 감지 감도는 인간 혈액에서 발견되는 당 농도의 범위를 완전히 포괄합니다.”
저널 참조 :
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong 외. 생체적합성 거미줄 기반의 금속 유전체 광섬유 당 센서. 바이오 메디컬 옵틱스 익스프레스, 2022; 13 (9) : 4483 DOI : 10.1364/BOE.462573
