تار عنکبوت برای ساخت یک نانوزیست‌حسگر استفاده شد

تاریخ : ۱۹ مرداد ۱۴۰۱

تعداد بازدید : ۶۵۷

1 امتیاز از 1 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

پژوهشگران از خواص هدایت نور ابریشم عنکبوت برای ایجاد حسگری استفاده کرده‌اند که می‌تواند تغییرات کوچک در ضریب شکست یک محلول زیستی، از جمله سیال حاوی گلوکز و انواع دیگر محلول های قندی را شناسایی و اندازه‌گیری کند. این حسگر جدید مبتنی بر نور ممکن است روزی برای اندازه گیری قند خون و سایر آنالیت‌های بیوشیمیایی مفید باشد.

چنگ یانگ لیو، سرپرست تیم تحقیقاتی از دانشگاه ملی یانگ مینگ چیائو تونگ در تایوان، گفت: «حسگرهای گلوکز برای افراد مبتلا به دیابت بسیار مهم هستند، اما این دستگاه‌ها معمولاً تهاجمی و آزاردهنده بوده و مقرون به صرفه نیستند. با توجه به اینکه ابریشم عنکبوت به دلیل خواص اپتومکانیکی برترش توجه بسیاری را به خود جلب کرده است، ما می‌خواستیم از این ماده زیست سازگار برای تشخیص نوری غلظت‌های مختلف قند در زمان واقعی استفاده کنیم.»

 

لیو و همکارانش از موسسه تحقیقات ابزار تایوان و دانشگاه پزشکی تایپه نشان دادند که می‌توان از این ویژگی برای تعیین غلظت قندهای فروکتوز، ساکارز و گلوکز بر اساس تغییرات در ضریب شکست محلول استفاده کرد.

 

 ابریشم عنکبوت برای این کاربرد ایده آل است زیرا نه تنها می تواند نور را مانند یک فیبر نوری عبور دهد، بلکه بسیار قوی و کشسان است.

 

لیو گفت: «حسگر قند فیبر نوری جدید ما بر پایه ابریشم عنکبوت بوده که کاملا زیست سازگار، مقرون به صرفه و بسیار حساس است. توسعه بیشتر، این فناوری می‌تواند منجر به دستگاه‌های نظارتی پزشکی در خانه و دستگاه‌های تشخیصی و آزمایشی در محل مراقبت بهتر شود.»

 

برای ساخت این حسگر، محققان ابریشم عنکبوت دراگلین را از عنکبوت چوبی غول پیکر Nephila pilipes که بومی تایوان است، برداشت کردند. آنها ابریشم را که فقط 10 میکرون قطر دارد، با یک رزین سازگار با نور طبیعی پوشانده و آن را برای تشکیل یک سطح محافظ صاف، سخت کردند. با این کار یک ساختار فیبر نوری با قطر 100 میکرون ایجاد شد که ابریشم عنکبوت به عنوان هسته و رزین به عنوان روکش عمل می‌کند. آنها سپس یک نانولایه زیست سازگار از طلا را برای افزایش توانایی های حسی فیبر اضافه کردند.

 

این فرآیند یک ساختار نخ مانند با دو سر را تشکیل داد. برای استفاده از فیبر برای اندازه گیری، محققان یک سر آن را در یک نمونه مایع غوطه ور کردند و سر دیگر را به یک منبع نور و یک طیف سنج متصل کردند. این کار به محققان اجازه داد تا ضریب شکست محلول را شناسایی کرده و از آن برای تعیین نوع قند و غلظت آن استفاده کنند.

 

لیو گفت: «حسگر قند مبتنی بر ابریشم عنکبوت قابل استفاده مجدد، مقرون به صرفه و به راحتی قابل استفاده است و تشخیص در زمان واقعی را ارائه می دهد. علاوه بر این، به دلیل فشرده بودن، می‌تواند دسترسی به مناطق با دسترسی محدود نظیر مغز و قلب را امکان پذیر کند. محققان امیدواراند که با توسعه بیشتر این حسگر فیبر نوری مبتنی بر ابریشم را بتواند در دستگاه های پزشکی قابل کاشت استفاده کنند. »

 

برای آزمایش تکرارپذیری و پایداری حسگر در طول زمان، محققان از آن برای اندازه‌گیری محلول‌هایی با غلظت‌های ناشناخته فروکتوز، ساکارز یا قندهای گلوکز در دمای اتاق استفاده کردند. اندازه گیری ها هر کدام 10 بار در فواصل 5 دقیقه ای تکرار شد.

 

برای تعیین کمی عملکرد حسگر فیبر نوری مبتنی بر ابریشم، محققان طیف شدت نور تولید شده توسط این حسگر را با اندازه‌گیری‌های ضریب شکست به‌دست‌آمده با یک انکسارسنج تجاری مقایسه کردند. این حسگر قادر بود هم نوع قند موجود در محلول را شناسایی کند و هم غلظت آن را بازخوانی کند.

 

منبع : https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220802121737.htm

نظر شما