“或者,我们也不需要通过抽血来获得病人的葡萄糖等成分,而是可以在人体内植入比头发还细小的光学纤维,一旦进入人体就可以开始监测,不用等待结果和反应。”但是李文佳需要找到一种可以包裹超细纤维的外层,这样它才不会在人体内进行化学反应。所以相当长一段时间,李文佳一直在寻找可以用来做保护涂层的原料。
李文佳表示很难找到合适的原料,既不会对人体造成伤害,也不会产生化学反应干扰检测结果。
这个时候,Khalid建议她使用液态蚕丝做为包裹涂层的材料。两个人用蚕丝包裹超细纤维,然后在小白鼠身上做生物传感实验。李文佳表示:“我真不敢相信居然这么简单!蚕丝是天然生物材料,小白鼠对它没有任何排斥反应。整个检测过程在常温下就可以完成。我们做的只是将超细纤维在液体蚕丝中浸泡了30秒!”
改变液态蚕丝的结构
在确定活体对蚕丝不排斥后,下一个挑战是确保蚕丝里的传感器可以正常工作。为了实现这一目标,有机化学家Aimee Horsfall和阿德莱德大学纳米级生物光子学中心里负责传感器设计的博士Patrick Capon投入了许多努力。
Horsfall说:“我们需要测试这个系统的稳定性。如果我们把传感器插进某个器官或者肿瘤里,它会不会无法正常工作?这种生物传感器会有什么局限?这是我们迫切需要搞清楚的问题。”
他们首先从PH传感器开始。这种传感器可以用来测试水性溶液的酸碱值。很快他们就遇到了问题:蚕丝和传感器无法紧紧包裹在一起。几个月的失败尝试之后,他们最终找到了一种合成肽,可以调整蚕丝的粘性,让它紧密地附在传感器上。
在这个示意图中,纳米钻石附在一串蛋白质上,并且靠自身光源照亮了蛋白质
后来他们将传感器在合成肽与液态蚕丝混合液中浸泡30秒,然后再在甲醇中浸泡10秒。Capon 说:“我们改变了蚕丝的结构,让它变成了一种结晶,可以牢牢附在传感器上。我们将包裹好的传感器植入活体,然后打开激光,成功获得了荧光信号。”
现在,研究人员已经用PH传感器成功做了实验,现在他们开始尝试各类其他传感器,如过氧化氢传感器(检测精子细胞),钙和锌等金属离子传感器(用于检测生育和体外受精环境)等。事实上,在医学界,针对某种疾病的特定传感器类别广泛,而液态蚕丝将为传感器的安全提供一层保障。
更多应用
Horsfall和Capon说:“我们还有很多工作要做,我们对此感到非常兴奋。每次开会我们都会想出至少3个新的应用。很多问题可以考虑:我们可以在多少中纤维传感器上包裹蚕丝?其他生物学家或者临床医护人员又能如何应用这些蚕丝?”
与此同时,Khalid还和悉尼的麦格理大学合作,将她的研究成果应用到癌症治疗中;此外,她还和墨尔本理工大学的一个小组合作完成了可以给大脑成像的、涂有液态蚕丝的磁性例子;最后她还和墨尔本大学合作创建了可以给细胞成像的、由液态蚕丝包裹的金属氧化物纳米颗粒。
此外,她一直在研究如何将蚕丝和其他材料混合,用于处理烧伤等。
Khalid说:“我以前只把丝绸当面料,但当我参考医学文献时,我才意识到:上百年前,人们就已经开始那它当医疗缝合线了。丝绸和钻石也许是一种装饰品,但是它们的光学性能很好,在医疗方面也会有广阔的应用。”