Маски для лица, которые могут диагностировать COVID-19

Большинство людей ассоциируют термин «носимые» с фитнес-трекером, умными часами или беспроводными наушниками. Но что, если бы вы могли носить передовую биотехнологию в своей одежде, и она могла бы предупреждать вас, когда вы подвергаетесь чему-то опасному?

Команда исследователей из Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете и Массачусетского технологического института нашла способ встроить синтетические биологические реакции в ткани, создав носимые биосенсоры, которые можно настроить для обнаружения патогенов и токсинов и оповещения пользователя.

Команда интегрировала эту технологию в стандартные маски для лица, чтобы обнаружить присутствие вируса SARS-CoV-2 в дыхании пациента. Маска, активируемая кнопкой, дает результаты в течение 90 минут с уровнем точности, сопоставимым со стандартными диагностическими тестами на основе нуклеиновых кислот, такими как полимеразная цепная реакция (ПЦР). О достижении сообщается в Nature Biotechnology.

«Мы по сути уменьшили всю диагностическую лабораторию до небольшого сенсора на основе синтетической биологии, который работает с любой лицевой маской и сочетает в себе высокую точность тестов ПЦР со скоростью и низкой стоимостью тестов на антигены», — сказал соавтор. Питер Нгуен, доктор философии, научный сотрудник Института Висс. «В дополнение к маскам для лица наши программируемые биосенсоры могут быть интегрированы в другую одежду, чтобы на ходу обнаруживать опасные вещества, включая вирусы, бактерии, токсины и химические вещества».

Убирая клетки из уравнения

Биосенсор SARS-CoV-2 является кульминацией трехлетней работы над тем, что команда называет своей технологией носимой лиофилизированной бесклеточной (wFDCF) технологии, которая основана на более ранних итерациях, созданных в лаборатории преподавателя и старшего сотрудника Wyss Core. автор Джим Коллинз. Этот метод включает извлечение и сублимационную сушку молекулярных механизмов, которые клетки используют для считывания ДНК и производства РНК и белков. Эти биологические элементы хранятся в течение длительного времени, и активировать их просто: просто добавьте воды. Синтетические генетические цепи могут быть добавлены для создания биосенсоров, которые могут производить детектируемый сигнал в ответ на присутствие целевой молекулы.

Исследователи впервые применили эту технологию для диагностики, интегрировав ее в инструмент для борьбы со вспышкой вируса Зика в 2015 году. Они создали биосенсоры, которые могут обнаруживать молекулы РНК, происходящие от патогенов, и соединили их с цветным или флуоресцентным индикаторным белком, а затем встроили в генетическую схему. в бумагу, чтобы создать дешевую, точную и портативную диагностику. После успешного внедрения биосенсоров в бумагу, они решили сделать их пригодными для носки.