Fibra óptica de seda de araña para uso biomédico

La seda de araña no solo es muy fuerte y elástica sino que además puede servir como fibra óptica para usos especiales, ya que es capaz de transmitir luz con una eficiencia razonablemente buena.

El equipo de Cheng-Yang Liu, de la Universidad Nacional Yang Ming Chiao Tung en Taiwán, ha aprovechado las propiedades ópticas de la seda de araña para desarrollar un sensor que puede detectar y medir pequeños cambios en el índice de refracción de una solución biológica con azúcar, incluyendo la glucosa. El nuevo sensor basado en la luz podría ser útil algún día para medir el azúcar en sangre y realizar otras mediciones bioquímicas.

Los sensores de glucosa son cruciales para las personas con diabetes, pero estos dispositivos suelen ser invasivos, incómodos y caros. Enterados de las excelentes propiedades optomecánicas de la seda de araña, Liu y sus colegas se propusieron explorar el uso de este material biocompatible para detectar ópticamente concentraciones de azúcar en tiempo real.

El equipo de Liu ha comprobado que el sensor ciertamente puede utilizarse para determinar las concentraciones de varios azúcares: glucosa, fructosa y sacarosa, basándose en los cambios del índice de refracción de las soluciones que los contengan.

"Nuestro nuevo sensor de azúcar basado en fibra óptica de seda de araña es práctico, compacto, biocompatible, rentable y muy sensible", enfatiza Liu. "Con un mayor desarrollo, podría dar lugar a mejores dispositivos de control médico en el hogar y a dispositivos de diagnóstico y pruebas en los puntos de atención sanitaria".

Para fabricar el sensor, los investigadores se aprovisionaron de seda de Nephila pilipes, una araña de gran tamaño y común en Taiwán. La seda empleada fue concretamente del tipo que las arañas utilizan para su hilo de seguridad. Este es el hilo que les permite descolgarse rápidamente de un sitio sin caer descontroladamente. La seda de esta clase se conoce también como "seda Dragline".

Para la fibra óptica usada por el nuevo sensor, los investigadores se aprovisionaron de seda de arañas de la especie Nephila pilipes. (Foto: Cheng-Yang Liu, National Yang Ming Chiao Tung University)

Envolvieron el hilo, de solo 10 micras de diámetro, con una resina fotocurable biocompatible, conformando con ella una superficie protectora lisa. Así crearon una fibra óptica de 100 micras de diámetro, con la seda de araña actuando como núcleo y la resina como revestimiento. A continuación, añadieron una nanocapa de oro para mejorar la capacidad de detección de la fibra.

Para hacer mediciones con la singular fibra, los investigadores sumergieron un extremo en una muestra líquida y conectaron el otro a una fuente de luz y un espectrómetro. Esto permitió a los investigadores detectar el índice de refracción de la solución y utilizarlo para determinar el tipo de azúcar presente y su concentración.

El sensor de azúcar basado en la seda de araña es reutilizable, barato, fácil de usar y ofrece detección en tiempo real. Además, al ser compacto, podría permitir el acceso a zonas de difícil acceso, como el cerebro y el corazón. Con un mayor desarrollo, también se espera que este sensor de azúcar basado en fibra óptica de seda de araña pueda utilizarse en dispositivos médicos implantables.

Liu y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica Biomedical Optics Express, bajo el título “Biocompatible spider silk-based metal-dielectric fiber optic sugar sensor”. (Fuente: NCYT de Amazings)