Pajkova svila ima vrhunske lastnosti, kot so elastičnost, natezna trdnost, biorazgradljivost in biokompatibilnost. Zaradi teh lastnosti so bile različne optične komponente, ki se uporabljajo v biomedicinskih aplikacijah, izdelane s pomočjo pajkove svile.
V tej študiji so raziskovalci s tajvanskega inštituta za raziskovanje instrumentov in medicinske univerze v Tajpeju razvili zelo občutljiva optična vlakna. senzor sladkorja z izkoriščanjem svetlobnih lastnosti pajkove svile. Senzor lahko zazna in izmeri majhne spremembe lomnega količnika biološke raztopine, vključno z glukozo in drugimi vrstami sladkornih raztopin.
Vodja raziskovalne skupine Cheng-Yang Liu z nacionalne univerze Yang-Ming Chiao Tung v Tajvanu je dejal, »Glukozni senzorji so ključnega pomena za ljudi s sladkorno boleznijo, vendar so te naprave ponavadi invazivne, neudobne in stroškovno neučinkovite. z pajkova svila ker pritegne pozornost zaradi vrhunskih optomehanskih lastnosti, smo želeli raziskati uporabo tega biokompatibilnega materiala za optično zaznavanje različnih koncentracij sladkorja v realnem času.«
Senzor je praktičen, za večkratno uporabo, kompakten, biokompatibilen, stroškovno učinkovit in zelo občutljiv. Uporablja se lahko za določanje koncentracij fruktoze, saharoze in glukoznih sladkorjev na podlagi sprememb lomnega količnika raztopine. Ker je kompakten, bi lahko omogočil dostop do težko dostopnih območij, kot je npr možganov in srce.
Da bi razvili senzor, so raziskovalci izkoristili svilo vlečnega pajka iz velikanskega lesnega pajka nephila pilipes. Svila, ki ima premer le 10 mikronov, je bila ovita v biokompatibilno fotostrdljivo smolo, preden je bila utrjena, da je nastala gladka zaščitna površina. Kot rezultat je bila izdelana struktura optičnega vlakna s premerom 100 mikronov, s pajkovo svilo, ki služi kot jedro, in smolo kot oblogo. Nato so izboljšali zmožnosti zaznavanja vlakna tako, da so ga prevlekli z biokompatibilno nanoplastjo zlata.
Ta postopek je ustvaril dvodelno nitasto strukturo. Vlakno je bilo na enem koncu pritrjeno na vir svetlobe in spektrometer, drugi konec pa je bil potopljen v tekoči vzorec za namene merjenja. To je raziskovalcem omogočilo, da so identificirali lomni količnik raztopine in ga uporabili za ugotavljanje vrste sladkorja in njegove koncentracije.
Vodja raziskovalne skupine Cheng-Yang Liu z nacionalne univerze Yang-Ming Chiao Tung v Tajvanu je dejal, "Z nadaljnjim razvojem bi to lahko vodilo do boljših naprav za medicinsko spremljanje na domu ter naprav za diagnostiko in testiranje na mestu oskrbe."
Raziskovalci so testirali ponovljivost in stabilnost senzorjev z merjenjem raztopin z neznanimi koncentracijami fruktoze, saharoze oz. glukoze sladkorji pri sobni temperaturi. Kvantitativno so določili delovanje senzorja s primerjavo spektrov jakosti svetlobe, ki jih proizvaja senzor, z meritvami lomnega količnika, pridobljenimi s komercialnim refraktometrom. Senzor je lahko identificiral vrsto sladkorja v raztopini in zagotovil odčitek koncentracije.
Liu je dejal, »Natančnost merjenja in občutljivost zaznavanja, ki smo ju dosegli, nakazujeta, da lahko senzor natančno oceni koncentracijo neznane sladkorne raztopine. Poleg tega občutljivost zaznavanja za naš predlagani senzor popolnoma zajema razpon koncentracij sladkorja v človeški krvi."
Referenca dnevnika:
- Hsuan-Pei E, Jelene Antonicole Ngan Kong et al. Biokompatibilen senzor sladkorja iz kovinskih dielektričnih optičnih vlaken na osnovi pajkove svile. Biomedicinska optika Express, 2022; 13 (9): 4483 DOI: 10.1364/BOE.462573
