Cel: Chirurgia wewnątrznaczyniowa wymaga precyzyjnego pomiaru parametrów, takich jak: ciśnienie, temperatura i obecność wybranych markerów. Analiza markerów pozwala na monitorowanie reakcji tkanek w czasie rzeczywistym i zapewnia skuteczność celowanych procedur terapeutycznych. Jednak dostępność małych czujników na końcówkach przyrządów chirurgicznych, które mogą być precyzyjnie stosowane, np. podczas nawigacji w świetle tętniaka, jest ograniczona. Dzięki możliwościom analizy odpowiedzi w czasie rzeczywistym, elastyczności i biokompatybilności, czujniki światłowodowe (OFS) mogą stanowić obiecujące rozwiązanie tego problemu. W niniejszym pracy sprawdzono możliwość zastosowania OFS w scenariuszach procedur chirurgii wewnątrznaczyniowej.

Metody: Czujnik oparto na jednomodowym włóknie światłowodu szklanego ze strukturą interferometryczną w postaci cienkich warstwy wykonanych na czole włókna. Materiały cienkowarstwowe mogą być dostosowane do wykrywania różnych parametrów fizycznych, a po funkcjonalizacji – także specyficznych analitów. Materiały zastosowane w tym czujniku to cienkie tlenki metali nanoszone metodą rozpylania magnetronowego. Do symulacji środowiska wewnątrznaczyniowego zastosowano pełnowymiarowy model naczyń krwionośnych wydrukowany w technologii 3D.

Wyniki: Eksperymenty wykazały wysoką mechaniczną wytrzymałość opracowanego podejścia – czujnik zachował funkcjonalność podczas manewrowania w modelu wewnątrznaczyniowym. Cienkowarstwowa końcówka czujnika pozostała nienaruszona i działała prawidłowo, zapewniając spójne i stabilne odczyty. Ponadto światłowód wykazał wystarczającą elastyczność, tj. podczas badań nie zaobserwowano istotnych strat wynikających z gięcia. Dodatkowo oceniono funkcjonalność czujnika w próbkach surowicy bydlęcej. Czujnik działał dobrze w surowicy, a wyniki sugerują, że użycie surowicy o niskim stężeniu może zmniejszyć niespecyficzne interakcje powierzchniowe.

Wnioski: Ogólnie rzecz biorąc, opracowany system OFS oferuje obiecujące rozwiązanie dla chirurgii wewnątrznaczyniowej i innych zastosowań biomedycznych, umożliwiając precyzyjną analizę wybranych interakcji na powierzchni.

Znaczenie: Nasze badanie jako pierwsze demonstruje użyteczność w procedurach wewnątrznaczyniowych cienkowarstwowych interferometrycznych czujników światłowodowych na powierzchni czołowej światłowodu do bezznacznikowych pomiarów biosensorycznych.