麻省理工学院和哈佛大学的工程师发明了新型口罩，可以检测COVID-19感染

该传感器技术还可以用于制造检测各种病原体和其他威胁的衣服。

麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard University)的工程师设计了一种新型口罩，可在约90分钟内诊断佩戴者是否患有Covid-19。这种口罩内嵌了微型一次性传感器，可以安装在其他口罩上，也可以用来检测其他病毒。

这些传感器基于冻干细胞机制，该研究团队此前开发了这种机制，用于埃博拉病毒和寨卡病毒等病毒的纸质诊断。在一项新的研究中，研究人员表明，传感器不仅可以安装在口罩上，还可以安装在实验室工作服等衣服上，这可能为监测医护人员接触各种病原体或其他威胁提供了一种新方法。

“我们已经证明，我们可以冷冻干燥广泛的合成生物学传感器，以检测病毒或细菌核酸，以及有毒化学物质，包括神经毒素。俄罗斯比利时赔率我们设想这个平台可以为急救人员、医护人员和军事人员提供下一代可穿戴生物传感器。”他是麻省理工学院医学工程与科学研究所(IMES)和生物工程系医学工程与科学的终身教授，也是这项研究的资深作者。

为了保护用户隐私，面具的传感器被设计成当佩戴者准备进行测试时可以激活，测试结果只显示在面具内部。

Peter Nguyen是哈佛大学怀斯生物工程研究所的一名研究科学家，Luis Soenksen是麻省理工学院阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔医疗中心的一名健康机器学习的风险建设者，也是怀斯研究所的前博士后，他们是这篇论文的主要作者自然生物技术．

可穿戴式传感器

这种新型可穿戴传感器和诊断面罩是基于柯林斯几年前开始开发的技术。2014年，他展示了创建合成基因网络所需的蛋白质和核酸，这些基因网络可以对特定的目标分子做出反应，他使用这种方法创建了埃博拉病毒的纸质诊断Zika病毒病毒2017年，柯林斯与张峰的实验室合作，开发了另一种无细胞传感器系统《神探夏洛克》该技术基于CRISPR酶，能够对核酸进行高度敏感的检测。

这些无电池的电路元件经过冻干，在重新水化之前可以保持几个月的稳定。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，也可以是其他类型的分子，并产生一种信号，比如颜色的变化。

最近，柯林斯和他的同事们开始将这些传感器整合到纺织品中，目的是为医护人员或其他可能接触病原体的人创造一种实验服。

首先，Soenksen对数百种不同类型的织物进行了筛选，从棉花和聚酯到羊毛和丝绸，以找出哪种可能与这种传感器兼容。他说:“我们最终确定了一对在时装业生产服装中被广泛使用的组合。”“最好的一种是聚酯和其他合成纤维的组合。”

为了制造可穿戴传感器，研究人员将冻干组件嵌入合成纤维的一小部分，在那里它们被一圈硅酮弹性体包围。这种分隔防止样品从传感器蒸发或扩散。为了展示这项技术，研究人员制作了一件嵌有大约30个这样的传感器的夹克。

他们展示了一小滴含有病毒颗粒的液体，模仿感染病人的接触，可以为冻干的细胞成分补水并激活传感器。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，或者可以用手持光谱仪读取的荧光或发光信号。研究人员还设计了一种可穿戴的光谱仪，可以集成到织物中，它可以读取结果，并将其无线传输到移动设备。

Nguyen说:“这给了你一个信息反馈循环，可以监测你的环境暴露情况，并提醒你和其他人暴露情况以及发生地点。”

诊断口罩

2020年初，当研究人员完成可穿戴传感器的工作时，Covid-19开始在全球蔓延，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。

为了制作诊断口罩，研究人员将冻干的夏洛克传感器嵌入了一个纸口罩中。与可穿戴传感器一样，冻干组件被硅酮弹性体包围。在这种情况下，传感器被放置在口罩的内部，这样它们就可以检测到戴口罩的人呼吸中的病毒颗粒。

该面具还包括一个小蓄水池，当佩戴者准备进行测试时，只要按下一个按钮，蓄水池就会释放出水。这将使SARS-CoV-2传感器的冻干部件产生水分，该传感器可以分析口罩内部积累的呼吸液滴，并在90分钟内产生结果。

Nguyen说:“该测试与金标准、高灵敏度PCR测试一样敏感，但与用于快速分析Covid-19的抗原测试一样快。”

在这项研究中开发的原型面具内部有传感器来检测用户的状态，以及放置在衣服外面的传感器来检测暴露在环境中。研究人员还可以将传感器替换为其他病原体，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。

Soenksen说:“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，使其能够兼容各种应用的可穿戴场景。”

研究人员已经为这项技术申请了专利，现在他们希望与一家公司合作，进一步开发这种传感器。Collins说，这种口罩很可能是第一种可用的应用。

“我认为面膜可能是最先进、最接近产品的。他说:“我们已经从外部团体中获得了很多兴趣，他们希望利用我们现有的原型努力，并将其发展成一种经过批准的、已上市的产品。”

该研究由国防威胁减少局资助;保罗·g·艾伦前沿集团;Wyss研究所;强生创新JLABS;MGH、麻省理工学院和哈佛大学的拉贡研究所;帕特里克·j·麦戈文基金会