周围有病毒,预警口罩来了?

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上海同济大学医学院教授方寅和合作者发明了一种口罩,可以通过飞沫或气溶胶检测空气中常见的呼吸道病毒,包括流感和冠状病毒。研究人员在9月19日发表于《物质》期刊的研究中介绍了这种高灵敏度口罩:如果周围空气中有目标病原体,它可以在10分钟内通过移动设备向佩戴者发出警报。

 

进行实时测试的无线生物电子口罩。图片来源:方寅等

 无线生物电子预警口罩来了 图片来源:方寅等

“此前的研究表明,戴口罩可以降低传播和感染疾病的风险。因此,我们想要创造一种可以检测到空气中病毒的存在,并提醒佩戴者的口罩。”该论文通讯作者方寅说。

诱发新冠病毒和甲型H1N1流感的呼吸道病原体,可通过受感染者说话、咳嗽和打喷嚏时释放的小飞沫和气溶胶传播。这些含有病毒的分子,特别是微小的气溶胶,可以在空气中悬浮很长时间。

方寅和合作者在一个封闭的室内对新口罩进行了测试,他们将含有微量液体和气溶胶的病毒表面蛋白喷洒在口罩上。方寅说,该传感器能对0.3微升的含有病毒蛋白质的液体做出反应,这是一个喷嚏产生液滴的约1/70~1/560,比咳嗽或说话产生的液滴小得多。

该团队设计了一个带有核酸适配体的小型传感器,核酸适配体是一种合成分子,可以识别病原体的独特蛋白质,如抗体。在概念验证实验中,该团队用3种类型的核酸适配体修改了多通道传感器,它们可以同时识别新冠病毒以及H5N1、H1N1流感病毒的表面蛋白质。

一旦核酸适配体与空气中的目标蛋白质结合,离子门控晶体管将放大信号,并通过手机提醒佩戴者。离子门控晶体管是一种新型的高灵敏度器件,因此这种口罩可以在10分钟内检测到空气中微量的病原体。

方寅说:“我们的口罩在通风不良的空间,检测效果非常明显,比如电梯或封闭的房间,这些地方感染风险很高。”他补充说,在未来,如果出现了一种新的呼吸道病毒,他们可以很容易地更新传感器设计,以检测新的病原体。

接下来,该团队希望通过优化聚合物和晶体管设计,缩短检测时间,进一步提高传感器的灵敏度。他们还在研究针对癌症和心血管疾病等多种健康状况的可穿戴设备。

“目前,医生在诊断和治疗疾病方面严重依赖他们的经验。但随着可穿戴设备能收集到更丰富的数据,疾病诊断和治疗可以变得更精确。”方寅说。r

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