塔夫茨大学工程师推出可穿戴传感器来检测病原体、毒素和危险化学品
塔夫茨大学，马萨诸塞州梅德福
机身嵌入传感器材料的无人机。 （图片来源：SilkLab）塔夫茨工程学院的研究人员开发了一种利用生物聚合物传感器检测环境中细菌、毒素和危险化学物质的方法，该传感器可以像墨水一样打印在包括可穿戴设备在内的多种材料上。
该传感器使用一种类似于萤火虫中发现的酶，基于计算设计的蛋白质和从蚕茧中提取的丝素蛋白，当它检测到这些看不见的威胁时就会发光。
生物聚合物传感器还可以嵌入薄膜、海绵和过滤器中，或像塑料一样模制，以采样和检测空气和水传播的危险，或用于发出我们体内感染的信号。
这些传感器在可能接触细菌、毒素和危险化学品后，目前需要喷洒无毒化学物质。如果目标存在，则传感器产生光；发射光的强度提供了目标浓度的定量测量。
塔夫茨大学 SilkLab 主任 Fiorenzo Omenetto 教授表示：“实验室设计的蛋白质和蚕丝的结合是一个传感器平台，可用于检测各种化学和生物制剂，具有高度的特异性和灵敏度。” “例如，SARS-CoV-2 和抗乙型肝炎抗体的测量水平可以接近家庭检测。”
传感元件是模块化的，因此开发人员可以更换新设计的蛋白质来捕获特定的病原体或分子进行测量，而发光机制保持不变。
“使用传感器，我们可以检测到空气中 SARS-CoV-2 的痕量水平，或者我们可以想象对其进行修改以适应下一个可能出现的公共卫生威胁，”Omenetto 说。
传感器可以采用多种形式，研究团队创造的病毒传感无人机的机身嵌入了传感器材料，就证明了这一点。在飞行过程中，螺旋桨引导气流穿过无人机的多孔机身，着陆后可以对其进行检查。在这种情况下，无人机对空气中的病原体做出反应，可以在安全距离内监测环境。
研究人员测试了嵌入 SARS-CoV-2 传感器的材料在 60°C 下储存四个月后的保质期，发现性能变化很小。
项目联合负责人 Luciana d’Amone 表示：“这意味着我们可以长时间制造、分销和存储这些传感接口，而不会损失其灵敏度或准确性，也无需冷藏，这一点非常引人注目，因为它们是由蛋白质制成的。”此外，它还可以扩展传感器的格式。
“例如，你可以制造能够检测病原体的外科口罩，将它们包装在盒子里，并像传统口罩一样随着时间的推移使用它们，”达蒙说。 “我们还展示了您可以将传感器打印在食品包装内，以跟踪腐败和毒素。您可以修改我们每天使用的许多产品以包括传感功能，并像平常一样存储和使用它们。”
该团队设想的传感器应用范围从医疗保健环境中的个人和患者监测和感染控制到家庭、工作场所、军事和灾区的环境传感。
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