A seda da aranha apresenta propriedades superiores, como elasticidade, resistência à tração, biodegradabilidade e biocompatibilidade. Devido a essas propriedades, vários componentes ópticos empregados em aplicações biomédicas foram fabricados com seda de aranha.
Neste estudo, pesquisadores do Taiwan Instrument Research Institute e da Taipei Medical University desenvolveram uma fibra óptica altamente sensível sensor de açúcar aproveitando as propriedades guiadoras de luz da seda de aranha. O sensor pode detectar e medir pequenas alterações no índice de refração de uma solução biológica, incluindo glicose e outros tipos de soluções de açúcar.
O líder da equipe de pesquisa, Cheng-Yang Liu, da Universidade Nacional Yang-Ming Chiao Tung, em Taiwan, disse: “Os sensores de glicose são cruciais para as pessoas com diabetes, mas estes dispositivos tendem a ser invasivos, desconfortáveis e pouco rentáveis. Com seda de aranha atraindo a atenção por suas propriedades optomecânicas superiores, queríamos explorar o uso deste material biocompatível para detectar opticamente várias concentrações de açúcar em tempo real.
O sensor é prático, reutilizável, compacto, biocompatível, econômico e altamente sensível. Ele pode ser usado para determinar concentrações de frutose, sacarose e açúcares de glicose com base nas alterações no índice de refração de uma solução. Por ser compacto, pode permitir o acesso a áreas de difícil acesso, como o cérebro e coração.
Para desenvolver o sensor, os pesquisadores aproveitaram a seda da aranha dragline da aranha gigante da madeira Nephila pilipes. A seda, que tem um diâmetro de apenas 10 mícrons, foi envolta em uma resina fotocurável biocompatível antes de ser curada para criar uma superfície protetora lisa. Como resultado, foi feita uma estrutura de fibra óptica com 100 mícrons de diâmetro, com seda de aranha servindo como núcleo e resina como revestimento. Eles então aprimoraram as capacidades de detecção da fibra revestindo-a com uma nanocamada biocompatível de ouro.
Este procedimento produziu uma estrutura semelhante a um fio de duas extremidades. A fibra foi anexada a uma fonte de luz e um espectrômetro em uma extremidade, e a outra extremidade foi submersa em uma amostra líquida para fins de medição. Isso permitiu aos pesquisadores identificar o índice de refração da solução e utilizá-lo para determinar o tipo de açúcar e sua concentração.
O líder da equipe de pesquisa, Cheng-Yang Liu, da Universidade Nacional Yang-Ming Chiao Tung, em Taiwan, disse: “Com um maior desenvolvimento, isso poderia levar a melhores dispositivos de monitoramento médico doméstico e dispositivos de diagnóstico e teste no local de atendimento.”
Os pesquisadores testaram a repetibilidade e estabilidade dos sensores medindo soluções com concentrações desconhecidas de frutose, sacarose ou glicose açúcares à temperatura ambiente. Eles determinaram quantitativamente o desempenho do sensor comparando os espectros de intensidade de luz produzidos pelo sensor com medições de índice de refração adquiridas com um refratômetro comercial. O sensor foi capaz de identificar o tipo de açúcar na solução e fornecer uma leitura da concentração.
Liu dito, “A precisão da medição e a sensibilidade de detecção que alcançamos sugerem que o sensor pode estimar com precisão a concentração de uma solução de açúcar desconhecida. Além disso, a sensibilidade de detecção do nosso sensor proposto abrange completamente a gama de concentrações de açúcar encontradas no sangue humano.”
Jornal de referência:
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong et al. Sensor de açúcar de fibra óptica dielétrica de metal à base de seda de aranha biocompatível. Óptica Biomédica Expressa2022; 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
