海藻纤维在医疗和科学环境中的应用

巴西坎皮纳斯大学（UNICAMP）和日本群马大学的研究人员设计了一种由琼脂制成的纤维，琼脂是从海藻中获得的天然明胶。除了可食用之外，这种纤维还具有生物可降解和生物相容性的特性，使研究人员能够将其波导用于体内应用，例如成像，光传输和传感。

纤维在医疗环境中也可能起重要作用。医务人员有可能将由可生物降解纤维制成的内窥镜或类似成像设备插入人体的器官，然后自然吸收该设备，从而减少与医疗程序相关的许多风险。

FAPESP（圣保罗研究基金会）支持该计划。 UNICAMP机械工程学院的Eric Fujiwara教授和UNICAMP Gleb Wataghin物理研究所的Cristiano Cordeiro教授与群马大学的Hiromasa Oku教授进行了这项研究。

藤原说：“为了生产纤维，我们将食品级琼脂倒入了一个模具中，该模具具有沿主轴线长度方向放置的六个内棒。”凝胶分布以填充可用空间。冷却后，将棒去除以形成气孔，然后将固化的波导从模具中释放出来。可以通过分别改变琼脂溶液的成分和模具设计来适应纤维的折射率和几何形状。”

研究人员将纤维设计在一个外径为2.5毫米的圆柱体中，在实心核心周围有六个0.5毫米的圆柱形气孔。琼脂芯和空气孔的折射率差异限制了光线进入系统。与使用其他可生物降解的材料（例如丝绸和水凝胶）相比，使用琼脂制造光学传感器还有其他明显的优势。

图1 这些纤维可食用，具有生物相容性和可生物降解性，具有用于各种医疗应用的潜力。

藤原说：“琼脂是食品级的，便宜的，易于操作的，可以用作培养基，并且对湿度，浓度和pH等变量具有内在的敏感性。”

纤维还有另一个潜在用途：同时用作光学传感器和微生物生长培养基。在这里，研究人员将波导设计为一次性样品单元，其中包含某些生长和发育必不可少的营养素。使用照相机或光谱仪分析信号，研究人员将能够光学感应设备中固定的细胞。

藤原说，这种设置的预期应用将用于监测细胞对某些药物的敏感性，或者实时监测它们对环境变化的反应，因为可以测量透射光在受到外界刺激时的大小。

在研究的测试阶段，该团队评估了其纤维在空气，水，乙醇和丙酮等介质中的有效性，最终确定其对环境敏感。藤原说，这使该光纤适合光学传感，因为“凝胶会随着温度，湿度和pH的变化而发生结构变化。”

研究人员说，他们已经开始改善和改善光纤光学特性的过程。旨在表征其传感能力的测试正在进行中，该团队表示，希望很快使该技术可用。