口罩原型可检测 COVID-19 感染
工程师设计了一种新型面罩，可以在大约 90 分钟内诊断出佩戴者是否感染了 COVID-19。口罩嵌入了微型一次性传感器，可以安装到其他口罩中，也可以用于检测其他病毒。
这些传感器基于研究小组先前开发的用于埃博拉病毒和寨卡病毒等病毒的纸质诊断的冻干细胞机器。在一项新的研究中，该团队表明，传感器不仅可以集成到口罩中，还可以集成到实验室外套等衣服中，这可能为监测医护人员暴露于各种病原体或其他威胁的情况提供了一种新方法。
该团队展示了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的能力。面罩传感器的设计使得佩戴者可以在准备进行测试时激活它们，并且结果仅显示在面罩内部以保护用户隐私。
创建与特定目标分子反应的合成基因网络所需的蛋白质和核酸可以嵌入纸张中。另一种称为 SHERLOCK 的无细胞传感器系统基于 CRISPR 酶，可以对核酸进行高灵敏度检测。
这些无细胞电路组件经过冷冻干燥，可在数月内保持稳定，直至重新水化。当被水激活时，它们可以与目标分子相互作用，这些分子可以是任何 RNA 或 DNA 序列以及其他类型的分子，并产生颜色变化等信号。研究人员开始致力于将这些传感器整合到纺织品中，目标是为医护人员或其他可能接触病原体的人制作实验室外套。
首先，该团队对数百种不同类型的织物进行了筛选，从棉和涤纶到羊毛和丝绸，以找出哪些可能与这种传感器兼容。最好的是聚酯和其他合成纤维的组合。为了制造可穿戴传感器，研究人员将他们的冷冻干燥组件嵌入到这种合成织物的一小部分中，并被一圈有机硅弹性体包围。这种分隔可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嵌入了大约 30 个此类传感器的夹克。
他们表明，一小滴含有病毒颗粒的液体，模拟暴露于感染患者，可以使冻干的细胞成分水合并激活传感器。传感器可以设计为产生不同类型的信号，包括可以用肉眼看到的颜色变化或可以用手持光谱仪读取的荧光或发光信号。他们还设计了一种可穿戴式光谱仪，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。
为了生产诊断面罩，该团队将冷冻干燥的 SHERLOCK 传感器嵌入到纸质面罩中。与可穿戴传感器一样，冷冻干燥的组件被有机硅弹性体包围。在这种情况下，传感器被放置在口罩内部，因此它们可以检测到佩戴口罩的人呼吸中的病毒颗粒。
面罩还包括一个小水库，当佩戴者准备好进行测试时，按下按钮即可释放水。这会为 SARS-CoV-2 传感器的冻干组件补水，该传感器会分析口罩内部积聚的呼吸液滴，并在 90 分钟内产生结果。
原型在面罩内部有传感器来检测用户的状态，而在衣服外面有传感器来检测来自环境的暴露。研究人员还可以更换其他病原体的传感器，包括流感、埃博拉病毒和寨卡病毒，或者他们开发的用于检测有机磷酸盐神经毒剂的传感器。
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