Multifunktionsmasken

Wasseraktivierte Sensoren verwandeln eine Prototypmaske in ein empfindliches Covid-19-Diagnostikum, das in 90 Minuten Ergebnisse liefern kann. Glücklicher Frankel

Gesichtsmasken waren ein unschätzbares Werkzeug gegen Covid-19, aber was wäre, wenn sie es erkennen und dazu beitragen könnten, seine Ausbreitung zu verhindern?

Ingenieure am MIT und in Harvard haben einen entwickelt, der genau das kann. Winzige Einwegsensoren, die in die Maske eingebettet sind, können eine Exposition gegenüber dem SARS-CoV-2-Virus erkennen und die Krankheit diagnostizieren. Sie könnten auch in Kleidung eingearbeitet und so angepasst werden, dass sie andere Viren oder Toxine erkennen.

Die Sensoren basieren auf einer Technik, die James Collins vom Institute for Medical Engineering and Science des MIT vor einigen Jahren entwickelt hat, um Papierdiagnostik für Viren wie Ebola und Zika zu erstellen. Sie bestehen aus gefriergetrockneten Zellbestandteilen, die monatelang stabil bleiben, bis sie durch Wasser aktiviert werden, dann mit einem Zielmolekül wie einer DNA-Sequenz interagieren und ein Signal wie eine Farbänderung erzeugen.

Im Fall des Covid-Detektors werden gefriergetrocknete Komponenten, die mit dem Virus reagieren, in eine Papiermaske eingebettet, die von einem Ring aus Silikonelastomer umgeben ist, damit die Probe nicht verdunsten oder vom Sensor wegdiffundieren kann. Wenn der Träger einen Knopf drückt, wird ein kleines Wasserreservoir freigesetzt, um den Sensor zu rehydrieren, der angesammelte Atemtröpfchen auf der Innenseite der Maske analysiert und innerhalb von 90 Minuten ein Ergebnis liefert. Aus Datenschutzgründen werden die Ergebnisse auf der Innenseite der Maske angezeigt.

Dieser Test ist so empfindlich wie die hochempfindlichen Goldstandard-PCR-Tests, aber er ist so schnell wie die Antigentests, die zur schnellen Analyse von Covid-19 verwendet werden, sagt Peter Nguyen, Forschungswissenschaftler am Wyss Institute for Biologically Inspired der Harvard University Maschinenbau. Nguyen, Collins und Luis Soenksen, PhD ’20, von der Abdul Latif Jameel Clinic for Machine Learning in Health des MIT sind die Hauptautoren von das Papier die Arbeit beschreiben.

Die in dieser Studie entwickelten Prototypen umfassen auch Kleidungsstücke mit außen angebrachten Sensoren zur Erkennung von Umwelteinflüssen. Dies könnte insbesondere bei Laborkitteln nützlich sein, die von Mitarbeitern des Gesundheitswesens getragen werden. Die Forscher können Sensoren für andere Krankheitserreger, darunter Influenza, Ebola und Zika, oder Sensoren, die sie zum Nachweis von Organophosphat-Nervenkampfstoffen entwickelt haben, austauschen.

Wir haben gezeigt, dass wir eine breite Palette von Sensoren der synthetischen Biologie gefriertrocknen können, um virale oder bakterielle Nukleinsäuren sowie toxische Chemikalien, einschließlich Nervengifte, nachzuweisen, sagt Collins. Wir stellen uns vor, dass diese Plattform tragbare Biosensoren der nächsten Generation für Ersthelfer, medizinisches Personal und Militärpersonal ermöglichen könnte.

Die Forscher haben die Technologie zum Patent angemeldet und hoffen, sie gemeinsam mit einem Unternehmen weiterentwickeln zu können. Die Gesichtsmaske ist höchstwahrscheinlich die erste Anwendung, die verfügbar gemacht werden könnte, sagt Collins.

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