マスクプロトタイプはCOVID-19感染を検出できます

エンジニアは、約90分以内にCOVID-19で着用者を診断できる新しいフェイスマスクを設計しました。マスクには、他のフェイスマスクに取り付けることができ、他のウイルスを検出するように適合させることもできる、小さな使い捨てセンサーが埋​​め込まれています。

センサーは、研究チームがエボラやジカなどのウイルスの紙の診断に使用するために以前に開発した凍結乾燥細胞機械に基づいています。新しい研究で、チームはセンサーをフェイスマスクだけでなく白衣などの衣類にも組み込むことができることを示しました。これにより、医療従事者がさまざまな病原体やその他の脅威にさらされるのを監視する新しい方法が提供される可能性があります。

チームは、ウイルスまたは細菌の核酸、および神経毒素を含む有毒化学物質を検出するために、幅広い合成生物学センサーを凍結乾燥する能力を実証しました。フェイスマスクセンサーは、テストを実行する準備ができたときに着用者がアクティブにできるように設計されており、結果はユーザーのプライバシーのためにマスクの内側にのみ表示されます。

特定の標的分子に反応する合成遺伝子ネットワークを作成するために必要なタンパク質と核酸は、紙に埋め込むことができます。 SHERLOCKとして知られるもう1つの無細胞センサーシステムは、CRISPR酵素に基づいており、核酸の高感度検出を可能にします。

これらの無細胞回路部品は凍結乾燥されており、再水和されるまで何ヶ月も安定しています。水によって活性化されると、それらはターゲット分子（任意のRNAまたはDNA配列、および他のタイプの分子）と相互作用し、色の変化などの信号を生成することができます。研究者たちは、病原体にさらされる可能性のある医療従事者やその他の人々のための白衣を作ることを目的として、これらのセンサーをテキスタイルに組み込む作業を開始しました。

最初に、チームは綿とポリエステルから羊毛と絹まで、何百もの異なる種類の布地のスクリーンを実行して、この種のセンサーと互換性があるかどうかを調べました。最高のものは、ポリエステルと他の合成繊維の組み合わせでした。ウェアラブルセンサーを作成するために、研究者たちは凍結乾燥したコンポーネントをこの合成繊維の小さな部分に埋め込み、そこでシリコーンエラストマーのリングで囲みました。この区画化により、サンプルが蒸発したり、センサーから拡散したりするのを防ぎます。この技術を実証するために、研究者たちはこれらのセンサーを約30個埋め込んだジャケットを作成しました。

彼らは、ウイルス粒子を含む液体の小さな飛沫が、感染した患者への曝露を模倣して、凍結乾燥した細胞成分を水和させ、センサーを活性化できることを示しました。センサーは、肉眼で見ることができる色の変化や、ハンドヘルド分光計で読み取ることができる蛍光または発光信号など、さまざまなタイプの信号を生成するように設計できます。また、ファブリックに統合できるウェアラブル分光計を設計しました。この分光計では、結果を読み取り、モバイルデバイスにワイヤレスで送信できます。

診断用フェイスマスクを作成するために、チームは凍結乾燥したSHERLOCKセンサーを紙のマスクに埋め込みました。ウェアラブルセンサーと同様に、凍結乾燥されたコンポーネントはシリコーンエラストマーで囲まれています。この場合、センサーはマスクの内側に配置されているため、マスクを着用している人の呼吸中のウイルス粒子を検出できます。

マスクには、着用者がテストを実行する準備ができたときにボタンを押すだけで解放される小さな貯水槽も含まれています。これにより、SARS-CoV-2センサーの凍結乾燥されたコンポーネントが水和され、マスクの内側に蓄積された呼気の液滴が分析され、90分以内に結果が得られます。

プロトタイプには、ユーザーのステータスを検出するためのマスクの内側にセンサーがあり、環境からの露出を検出するために衣服の外側にセンサーが配置されています。研究者は、インフルエンザ、エボラ、ジカなどの他の病原体、または有機リン系神経ガスを検出するために開発したセンサーとセンサーを交換することもできます。