Optical fiber chemical sensing is g

Optical fiber chemical sensing is generally achieved through attachment of sensor molecules to the fiber, a process that involves chemicals that are not biologically compatible or are limited to thin monolayer coatings. To address these limitations and enable in-vivo biosensing, we report here, for the first time, silk fibroin coating of optical fibers for encapsulating fluorescent sensor molecules. Silica exposed core fiber (ECF) samples were coated with a thin layer of silk – a naturally derived biopolymer composed entirely of proteins and amino acids. The silk was doped with the fluorophore 5,6-carboxynapthofluorescein (CNF), which allows optical measurement of pH by a robust ratiometric fluorescence method. The fluorescent signal from the doped-silk layer is coupled into the core of the ECF, enabling remote measurement of pH along the length of the fiber. We have demonstrated real time in vivo pH sensing measurements in a mouse model of hypoxia. Our results showed a continuous drop in the subcutaneous pH in the mouse lumbar area as hypoxia developed. The work explores, for the first time, the potential of a natural silk protein coating to perform fiber sensing inside the body.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โดยทั่วไปการตรวจจับสารเคมีของไฟเบอร์ออปติกทำได้โดยการแนบโมเลกุลเซ็นเซอร์เข้ากับไฟเบอร์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับสารเคมีที่ไม่สามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพหรือจำกัดอยู่เพียงการเคลือบชั้นเดียวบางๆ เพื่อแก้ไขข้อ จำกัด เหล่านี้และเปิดใช้งานการตรวจจับทางชีวภาพ ในร่างกาย เรารายงานที่นี่เป็นครั้งแรกที่การเคลือบไหมไฟโบรอินของเส้นใยนำแสงสำหรับการห่อหุ้มโมเลกุลเซ็นเซอร์เรืองแสง ตัวอย่างเส้นใยหลักที่สัมผัสกับซิลิกา (ECF) ถูกเคลือบด้วยชั้นไหมบาง ๆ ซึ่งเป็นไบโอโพลีเมอร์ที่ได้จากธรรมชาติซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและกรดอะมิโนทั้งหมด ผ้าไหมถูกเจือด้วยฟลูออโรฟอร์ 5,6-คาร์บอกซีแนปโทฟลูออเรสซิน (CNF) ซึ่งช่วยให้ตรวจวัดค่า pH ทางแสงโดยวิธีฟลูออเรสเซนซ์แบบอัตราส่วนที่มีประสิทธิภาพ สัญญาณฟลูออเรสเซนต์จากชั้นเจือไหมจะเชื่อมต่อเข้ากับแกนกลางของ ECF ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจวัดค่า pH จากระยะไกลตามความยาวของเส้นใยได้ เราได้สาธิตการตรวจวัดการตรวจจับ pH ในสิ่งมีชีวิตแบบเรียลไทม์ในแบบจำลองเมาส์ของภาวะขาดออกซิเจน ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าค่า pH ใต้ผิวหนังในบริเวณเอวของเมาส์ลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อมีภาวะขาดออกซิเจนเกิดขึ้น งานนี้สำรวจเป็นครั้งแรกถึงศักยภาพของการเคลือบโปรตีนไหมธรรมชาติในการตรวจจับเส้นใยภายในร่างกาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การตรวจจับทางเคมีของไฟเบอร์ออปติกมักทำได้โดยการยึดโมเลกุลของเซ็นเซอร์เข้ากับเส้นใยแก้วนำแสงกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับสารเคมีที่ไม่เข้ากันได้ทางชีวภาพหรือ จำกัด เฉพาะการเคลือบชั้นเดียวบาง ๆ เพื่อแก้ไขข้อ จำกัด เหล่านี้และเพื่อให้บรรลุการตรวจจับทางชีวภาพในร่างกายเราได้รายงานเป็นครั้งแรกที่นี่เกี่ยวกับการเคลือบไฟโบรอินเส้นใยที่ใช้ในการห่อหุ้มโมเลกุลของเซ็นเซอร์เรืองแสง ตัวอย่าง Silica Exposed Core Fiber (ECF) เคลือบด้วยผ้าไหมบาง ๆ ซึ่งเป็นไบโอพอลิเมอร์ธรรมชาติที่ประกอบด้วยโปรตีนและกรดอะมิโนทั้งหมด ผ้าไหมเจือปนกับกลุ่มเรืองแสง 5,6-carboxynaphthalene luciferin (CNF) ซึ่งช่วยให้สามารถวัดค่า pH ด้วยแสงโดยใช้วิธีการเรืองแสงอัตราส่วนที่มีประสิทธิภาพ สัญญาณเรืองแสงจากชั้นไหมเจือปนจะถูกจับคู่กับแกนกลางของ ECF เพื่อให้สามารถวัดค่า pH จากระยะไกลตามความยาวของเส้นใย เราได้สาธิตการตรวจวัดค่า pH ในร่างกายแบบเรียลไทม์ในแบบจำลองการขาดออกซิเจนของเมาส์ ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นถึงการลดลงอย่างต่อเนื่อง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การตรวจจับสารเคมีใยแก้วนําแสงมักทําได้โดยการยึดโมเลกุลเซ็นเซอร์เข้ากับเส้นใยซึ่งเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่ไม่เข้ากันได้ทางชีวภาพหรือการเคลือบผิวชั้นเดียวบางๆ เพื่อแก้ปัญหาข้อจํากัดเหล่านี้และเพื่อให้เกิดการตรวจจับทางชีวภาพในร่างกายเราได้รายงานเป็นครั้งแรกเกี่ยวกับการเคลือบเส้นใยใยแก้วนําแสงที่ใช้ในการห่อหุ้มโมเลกุลของเซ็นเซอร์เรืองแสง ตัวอย่างเส้นใยแกน( ECF )ที่สัมผัสกับซิลิคอนไดออกไซด์ถูกเคลือบด้วยผ้าไหมบางๆซึ่งเป็นไบโอเมอร์ธรรมชาติที่ประกอบด้วยโปรตีนและกรดอะมิโนทั้งหมด ผสมกับฟลูออเรสเซนต์5,6-hydroxycarboxylfluorescent ( CNF )ซึ่งช่วยให้สามารถวัดค่าphได้ด้วยแสงโดยใช้วิธีการเรืองแสงอัตราส่วนที่มีประสิทธิภาพ สัญญาณเรืองแสงจากชั้นเส้นใยปนเปื้อนถูกจับคู่กับแกนของECFเพื่อให้สามารถวัดค่าphจากระยะไกลตามความยาวของเส้นใย เราได้พิสูจน์การวัดค่าphในร่างกายแบบเรียลไทม์ในรูปแบบของหนูที่ขาดออกซิเจน ผลการวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการพัฒนาภาวะขาดออกซิเจนค่าphต่ํากว่าเอวของหนูจะลดลงอย่างต่อเนื่อง งานนี้เป็นครั้งแรกที่สํารวจศักยภาพของการเคลือบโปรตีนไหมธรรมชาติในการตรวจจับเส้นใยในร่างกาย