这传感器是基于研究团队之前开发的用于纸张的冷冻干燥细胞机器吗诊断为病毒如埃博拉病毒和Zika病毒。在一项新的研究中，研究人员表明，传感器不仅可以纳入面部面罩，还可以纳入衣服，如实验室外套，可能提供一种新的方式来监测医疗保健工作者的各种风险病原体或其他威胁。
“我们已经证明，我们可以冷冻干燥各种合成生物传感器，以检测病毒或细菌核酸，以及包括神经毒素在内的有毒化学物质。我们设想这个平台可以实现下一代可穿戴设备生物传感器James Collins说，他是麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)和生物工程系的医学工程与科学特米尔教授，也是这项研究的资深作者。
为了保护用户隐私，佩戴者可以在准备进行测试时激活口罩传感器，测试结果只会显示在口罩内侧。
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可穿戴式传感器
新可穿戴式传感器和诊断口罩都是基于柯林斯几年前开始开发的技术。2014年，他展示了创建对特定目标分子产生反应的合成基因网络所需的蛋白质和核酸可以嵌入到纸上，他用这种方法创建了埃博拉和寨卡病毒的纸上诊断工具。在2017年与张峰的实验室合作中，柯林斯开发了另一种无细胞传感器系统，名为SHERLOCK，它基于克里普尔酶并允许高敏感的核酸检测。
这些无细胞电路元件被冻干并保持稳定好几个月，直到它们再水合。当被水激活时，它们可以与目标分子相互作用，目标分子可以是任何RNA或DNA序列，以及其他类型的分子，并产生一个信号，比如颜色的变化。
最近，柯林斯和他的同事开始将这些传感器整合到纺织品中，目的是为卫生保健工作者或其他可能接触病原体的人创造一种实验室工作服。
首先,Luis Soenksen风险Builder麻省理工学院阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔的诊所在健康和机器学习前Wyss研究所博士后,执行一个屏幕数以百计的不同类型的织物,棉和聚酯羊毛和丝绸,找出可能兼容这种传感器。他表示:“我们最终确定了两种在时尚行业被广泛用于制作服装的产品。”“最好的一种是聚酯纤维和其他合成纤维的混合物。”
为了制造可穿戴传感器，研究人员将冻干的部件嵌入这种合成纤维的一小部分中，周围环绕着一圈硅树脂弹性体。这种隔离防止样品蒸发或扩散离开传感器。为了演示这项技术，研究人员制作了一件夹克，里面嵌入了大约30个这样的传感器。
他们发现，少量的含有病毒颗粒的液体飞溅，模拟感染病人的情况，可以使冻干的细胞成分水化并激活传感器。传感器可以被设计成产生不同类型的信号，包括肉眼可以看到的颜色变化，或手持光谱仪可以读取的荧光或发光信号。研究人员还设计了一种可穿戴光谱仪，可以集成到织物中，在那里它可以读取结果，并将其无线传输到移动设备。
“这为您提供了一个信息反馈周期，可以监控环境暴露，并提醒您和其他人关于曝光以及哈佛大学的生物学启发工程研究所的研究科学家Peter Nguyen说。
诊断面罩
随着研究人员在2020年初完成了可穿戴传感器的工作，Covid-19开始在全球传播，所以他们很快决定尝试使用他们的技术来创建SARS-CoV-2病毒的诊断方法。
为了生产他们的诊断面罩，研究人员将冷冻干燥的Sherlock传感器嵌入到纸罩中。与可穿戴传感器一样，冷冻干燥的组分被硅氧烷弹性体包围。在这种情况下，传感器放置在掩模的内部，因此它们可以在佩戴面罩的人的呼吸中检测病毒颗粒。
掩模还包括当佩戴者准备执行测试时按下按钮释放的小水库。这将SAR-COV-2传感器的冷冻干燥成分水合物分析在掩模内侧的累积呼吸液滴，并在90分钟内产生结果。
Nguyen表示:“这种检测与金标准、高度敏感的PCR检测一样敏感，但它与用于快速分析Covid-19的抗原检测一样快。”
在这项研究中开发的原型，在口罩的内部有传感器来检测用户的状态，在衣服的外部也有传感器来检测来自环境的暴露。研究人员还可以用传感器替换其他病原体，包括流感、埃博拉和寨卡病毒，或者他们开发的用于检测有机磷神经毒剂的传感器。
“通过这些演示，我们基本上缩小了最先进的分子测试设施的功能，以与各种应用的可穿戴情景兼容的格式，”Soenksen说。
研究人员已经为该技术的专利提出，他们现在希望与公司合作，进一步发展传感器。Collins说，面膜很可能是可以提供的第一个可用的应用程序。“我认为面膜可能是最先进，最接近产品。我们已经有很多来自外部团体的兴趣，希望采取我们拥有的原型努力，并向他们推进批准的销售产品，“他说。
这篇论文发表在自然生物技术。
来源:麻省理工学院
