麻省理工学院 (MIT) 和哈佛大学的研究人员即将推出一种带有传感器来检测 SARS-CoV-2 的口罩。该原型无需电源即可提供类似 PCR 的精度，并且在室温下可稳定保存数月。
“这项测试与黄金标准、高度敏感的 PCR 测试一样敏感，但它与用于快速分析 Covid-19 的抗原测试一样快，”主要作者、哈佛大学 Wyss 研究所的研究科学家 Peter Nguyen生物启发工程在一份声明中说。
因此，它为一线工作人员提供了一种准确、快速、低成本的诊断分析，无需仪器即可轻松读取。
“目前，口罩仍然是一个学术原型，”Nguyen 告诉 BioSpace。“需要额外的工作来开发可扩展的组装工艺，扩大操作的稳健性，并提高灵敏度。这种优化的生产就绪型口罩也将使我们能够进行任何监管批准的试验。”
该面罩使用嵌入面罩内的小型一次性冷冻干燥无细胞传感器来检测 SARS-CoV-2 病毒（或经过一些调整后，其他病原体，如寨卡病毒、埃博拉病毒或环境毒素）的存在。它的佩戴者。要获得结果，佩戴者需要按下面罩上的按钮释放水，使冻干的传感器重新水化，然后等待 90 分钟以获得结果。结果显示在面罩内部，以保护用户隐私。该研究最近发表在Nature Biotechnology 上。
可穿戴冷冻干燥无细胞 (wFDCF) 技术是传感器作用机制的基础。细胞用于读取 DNA 并产生 RNA 和蛋白质的分子机器被提取并冷冻干燥，使它们能够在室温下长时间保持稳定。它们通过加水被激活。为了将它们变成检测设备，Nguyen、麻省理工学院医学工程和科学教授 James Collins 及其同事添加了合成基因电路，当检测到目标分子时，这些电路会产生信号——荧光、发光或颜色变化。结果可以发送到手机进行实时数据分析和监控。
然后他们更进一步，添加了一系列微流体室，以使用基于 CRISPR 的技术提取、扩增和检测特定的病毒 DNA。面罩示意图显示面罩外侧有一个激活按钮。按下时，它会将一小部分水释放到面罩上的收集部位。该收集点由有机硅弹性体环绕，以防止水分扩散和蒸发。
从采集点，样品和流体流入裂解区、延时区、等温扩增区（使用 RT-RPA）、第二个延时区、Cas-12a Sherlock 检测区、最终延时区区域，然后是输出区域。
对于面罩中的 COVID-19 诊断，输出是嵌入区域的变色条，无需仪器即可读取。对于阳性结果，一条带变暗。对于阴性结果，靠近设备的第二条也会变暗。在准确性方面，结果与标准PRC测试的结果相似。
对于这种可穿戴检测的其他版本，可以使用荧光或发光信号。它们可用于其他分析，并可以用手持光谱仪读取，尽管柯林斯还设计了一种可穿戴光谱仪，可以集成到织物中并将结果无线传输到智能手机或其他移动设备。
检测技术是由研究人员在 2015 年为寨卡病毒开发的诊断工具演变而来的。 该检测是一种廉价的纸质诊断工具，通过将病原体的 RNA 分子与指示蛋白偶联来检测它们，该指示蛋白在其存在时会改变荧光的颜色. 然后将两者嵌入纸中。
当 COVID-19 大流行出现时，研究人员开始考虑使该技术可穿戴。
这项工作特别值得注意，因为与其他生物传感器不同，该版本不需要活细胞，因此降低了工程细胞释放到环境中的风险。
“这项技术可以被纳入研究危险材料或病原体的科学家的实验室外套，医生和护士的磨砂膏或可能暴露于危险病原体或毒素（如神经毒气）的急救人员和军事人员的制服，”co 说。 - 作者Nina Donghia，Wyss 研究所的一名科学家，在《哈佛公报》上发表讲话。
该团队测试了 100 多种面料，最终确定了涤纶和其他合成纤维的混合物是最佳选择。
开发团队已就该技术申请专利，期待商业化。正如 Nguyen 告诉 BioSpace 的那样，“我们正在寻找合作伙伴和资金，以帮助我们达到将 COVID-19 传感口罩作为商业产品全面生产所需的里程碑。”
希望是确定制造合作伙伴，开始大规模生产用于 COVID-19 大流行的诊断口罩，以及最终检测其他生物或化学威胁的其他可穿戴设备。
财务支持者包括强生公司、强生实验室未来 QuickFire 挑战奖、美国国防威胁减少局等。