口罩和檢測一直是應對 COVID-19 大流行的關鍵——現在，結合這兩者的裝置可能即將問世。哈佛大學和麻省理工學院的研究人員利用合成生物學創造了一種可以準確檢測導致 COVID 的病毒的口罩。
合成生物學家使用生物部件來構建各種裝置，包括檢測基因序列的感測器。以前的努力已經在這些感測器中使用工程細菌，但活細胞帶來了挑戰（例如保持它們的 питательность）和生物危害風險。新的研究利用凍乾的“無細胞”線路（由基因、酶和其他細胞成分構建）製造可穿戴裝置，這些線路可以放置在多孔、柔性材料上並易於儲存。（研究人員在 2014 年描述了將此類線路新增到紙張中。）“這項工作的重要進步是將臺式技術轉化為可穿戴裝置，”麻省理工學院開發生物感測器的生物工程師劉新月（音譯）說，她沒有參與這項新研究。此類工具可以簡化現場檢測。
該研究發表在《自然·生物技術》雜誌上，描述了將無細胞感測器新增到彈性材料、紡織線和紙張中，以檢測導致 COVID-19 的病毒（SARS-CoV-2）、埃博拉病毒、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、化學神經毒劑等。其中一些感測器，包括新面罩中用於標記 SARS-CoV-2 的感測器，依賴於CRISPR 技術：當“引導”RNA 與目標 DNA 匹配時，它們會啟用一種酶，該酶會切割核酸（DNA“字母”）。這種特殊的酶還會切割其他附近的核酸，釋放出發出熒光的熒光蛋白。該技術製造出多功能、“可程式設計”的感測器，可以快速調整以檢測病毒變種。
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原型口罩透過一個按鈕啟用，該按鈕會使感測器再水化，啟動分解病毒並擴增其 DNA 以進行檢測的反應。整個過程在啟用後 90 分鐘內產生顏色變化——例如，當醫院患者佩戴時。“呼吸是非侵入性取樣的良好來源，具有合適的濃度，”弗萊堡大學感測器專家坎·丁塞爾說，他沒有參與這項新研究。“這項應用確實符合我們當前情況的需求。”
靈敏度與大多數實驗室測試相似。“‘黃金標準’仍然是您的實驗室 PCR 測試，但我們處於同一水平，”生物工程師兼資深作者詹姆斯·柯林斯說。一次性口罩無需電源或操作員專業知識，並且在典型的室溫和溼度下工作。
柯林斯希望將這種口罩商業化，售價約為 5 美元。他補充說，類似的基因線路可穿戴裝置可以幫助醫療保健工作者、軍事人員、急救人員和該領域的其他人。