Властивості павучого шовку дозволили китайським вченим розробити практичні, компактні та біосумісні датчики, здатні виявляти та вимірювати незначні зміни в коефіцієнті заломлення біологічних розчинів, наприклад, глюкози. Можливо, одного разу такий сенсор застосовуватимуть визначення рівня цукру на крові чи інших біохімічних аналізів.
Для створення датчиків дослідники взяли волокна великого павука Nephila Pilipes діаметром всього 10 мікронів, покрили їх біосумісною фоточутливою смолою і досягли формування гладкої захисної поверхні. Так вони отримали оптичне волокно діаметром 100 мікронів, у якому павучий шовк виконував функції серцевини, а смола – оболонки.
Щоб посилити зчитувальні здібності біосумісного сенсора, волокно покрили наношаром золота.
“Датчики глюкози критично важливі для діабетиків, але ці пристрої зазвичай інвазивні, незручні і не дешеві. Павучий шовк привернув увагу своїми чудовими оптико-механічними властивостями, і ми вирішили вивчити застосування цього біосумісного матеріалу для оптичного спостереження за концентрацією різних цукрів у реальному часі”, – розповів керівник дослідження Лю Ченян з Національного університету Ян Мін.
Якщо один кінець такого “дроту” помістити в рідкий зразок, а інший з’єднати з джерелом світла і спектрометром, датчик починає зчитувати коефіцієнт заломлення розчину і, на його основі, визначати тип цукру і його концентрацію.
Для випробування стабільності датчика протягом тривалого часу дослідники використовували його для вимірювання розчинів з невідомою концентрацією фруктози, цукрози або глюкози при кімнатній температурі.
Вимірювання повторювалися по 10 разів з 5-хвилинними інтервалами та порівнювалися зі показаннями комерційного рефрактометра. Датчик продемонстрував здатність визначати тип цукру в розчині та точно визначати його концентрацію.
Вчені наголошують, що датчик цукру на основі шовку павука багаторазовий, економічний, простий у застосуванні і дозволяє проводити виміри в реальному часі. Оскільки він компактний, він дозволяє дістатися таких важкодоступних місць, як мозок чи серце.
Джерело