口罩和检测一直是应对 COVID-19 大流行的关键——现在，结合这两者的设备可能即将问世。哈佛大学和麻省理工学院的研究人员利用合成生物学创造了一种可以准确检测导致 COVID 的病毒的口罩。
合成生物学家使用生物部件来构建各种设备，包括检测基因序列的传感器。以前的努力已经在这些传感器中使用工程细菌，但活细胞带来了挑战（例如保持它们的 питательность）和生物危害风险。新的研究利用冻干的“无细胞”线路（由基因、酶和其他细胞成分构建）制造可穿戴设备，这些线路可以放置在多孔、柔性材料上并易于储存。（研究人员在 2014 年描述了将此类线路添加到纸张中。）“这项工作的重要进步是将台式技术转化为可穿戴设备，”麻省理工学院开发生物传感器的生物工程师刘新月（音译）说，她没有参与这项新研究。此类工具可以简化现场检测。
该研究发表在《自然·生物技术》杂志上，描述了将无细胞传感器添加到弹性材料、纺织线和纸张中，以检测导致 COVID-19 的病毒（SARS-CoV-2）、埃博拉病毒、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、化学神经毒剂等。其中一些传感器，包括新面罩中用于标记 SARS-CoV-2 的传感器，依赖于CRISPR 技术：当“引导”RNA 与目标 DNA 匹配时，它们会激活一种酶，该酶会切割核酸（DNA“字母”）。这种特殊的酶还会切割其他附近的核酸，释放出发出荧光的荧光蛋白。该技术制造出多功能、“可编程”的传感器，可以快速调整以检测病毒变种。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
原型口罩通过一个按钮激活，该按钮会使传感器再水化，启动分解病毒并扩增其 DNA 以进行检测的反应。整个过程在激活后 90 分钟内产生颜色变化——例如，当医院患者佩戴时。“呼吸是非侵入性采样的良好来源，具有合适的浓度，”弗莱堡大学传感器专家坎·丁塞尔说，他没有参与这项新研究。“这项应用确实符合我们当前情况的需求。”
灵敏度与大多数实验室测试相似。“‘黄金标准’仍然是您的实验室 PCR 测试，但我们处于同一水平，”生物工程师兼资深作者詹姆斯·柯林斯说。一次性口罩无需电源或操作员专业知识，并且在典型的室温和湿度下工作。
柯林斯希望将这种口罩商业化，售价约为 5 美元。他补充说，类似的基因线路可穿戴设备可以帮助医疗保健工作者、军事人员、急救人员和该领域的其他人。