8月3日消息， 研究人員利用蜘蛛絲的光導特性開發了一種傳感器，可以檢測和測量生物溶液(包括葡萄糖和其他類型的糖溶液)折射率的微小變化。新的基于光的傳感器有朝一日可能用于測量血糖和其他生化分析物。

　　新型傳感器可以根據折射率檢測和測量糖濃度。該傳感器由巨型木蜘蛛 Nephila pilipes 的絲制成，它被包裹在生物相容的光固化樹脂中，然后用生物相容的金納米層進行功能化。

圖片來源：國立陽明交通大學劉成陽

　　“葡萄糖傳感器對糖尿病患者至關重要，但這些設備往往具有侵入性、不舒服且不具有成本效益，”臺灣國立陽明交通大學的研究小組組長劉成陽說：“蜘蛛絲因其卓越的光機械特性而備受關注，我們想探索使用這種生物相容性材料實時光學檢測各種糖濃度。”

　　臺灣儀器研究所和臺北醫科大學的 Liu 及其同事在Biomedical Optics Express中描述了他們的新傳感器。他們表明，它可用于根據溶液折射率的變化來確定果糖、蔗糖和葡萄糖的濃度。蜘蛛絲非常適合這種應用，因為它不僅可以像光纖一樣傳輸光，而且非常堅固且富有彈性。

　　“我們新的基于蜘蛛絲的光纖糖傳感器實用、緊湊、生物相容、成本效益高且靈敏度高，”劉說：“隨著進一步的發展，它可能會導致更好的家庭醫療監測設備和即時診斷和測試設備。”

　　從絲綢到傳感器

　　為了制造傳感器，研究人員從臺灣原產的巨型木蜘蛛 Nephila pilipes 中收獲了拉索蜘蛛絲。他們用生物相容的光固化樹脂包裹住直徑僅為 10 微米的絲綢，并將其固化形成光滑的保護表面。這創造了一種直徑為 100 微米的光纖結構，蜘蛛絲作為芯，樹脂作為包層。然后，他們添加了生物相容的金納米層，以增強光纖的傳感能力。

　　這個過程形成了一個有兩端的線狀結構。為了使用光纖進行測量，研究人員將一端浸入液體樣品中，另一端連接到光源和光譜儀。這使研究人員能夠檢測溶液的折射率并用它來確定糖的類型及其濃度。

　　“基于蜘蛛絲的糖傳感器可重復使用，具有成本效益，易于使用并提供實時檢測，”劉說：“此外，由于它結構緊湊，可以進入大腦和心臟等難以觸及的區域。隨著進一步發展，這種基于絲綢的光纖糖傳感器也有望用于植入式醫療設備和生物醫學應用中的治療策略。”

　　準確的讀數

　　為了測試傳感器隨時間推移的可重復性和穩定性，研究人員用它來測量室溫下果糖、蔗糖或葡萄糖濃度未知的溶液。每次測量以 5 分鐘的間隔重復 10 次。

　　為了定量確定絲基光纖傳感器的性能，研究人員將傳感器產生的光強度光譜與使用商用折射計獲得的折射率測量值進行了比較。該傳感器能夠識別溶液中糖的類型并提供濃度讀數。

　　“我們實現的測量精度和傳感靈敏度表明，傳感器可以準確估計未知糖溶液的濃度，”劉說：“此外，我們提出的傳感器的傳感靈敏度完全涵蓋了人體血液中發現的糖濃度范圍。”

　　在傳感器可用于診所或家用設備中的實時測量之前，有必要提高其準確性并增強其在環境變化下的穩定性，以便它可以使用更長時間。

　　研究人員還在開發允許傳感器與移動設備一起用于即時讀數的軟件。他們還希望擴展傳感器的功能，使其可用于測量人體血液中的不同生化成分，例如乳糖和脂肪。