高感度マスクは、空気中の呼吸器ウイルスを10分以内に検出できます



科学者たちは、インフルエンザやコロナウイルスなど、空気中の飛沫やエアロゾルを含む一般的な呼吸器ウイルスを検出できるフェイスマスクを作成しました。 ジャーナル Matter で 9 月 19 日に発表されたこの高感度マスクは、対象となる病原体が周囲の空気に存在する場合、モバイル デバイスを介して 10 分以内に着用者に警告することができます。

以前の研究では、フェイスマスクを着用すると、病気の拡散と感染のリスクを軽減できることが示されています。 そのため、空気中のウイルスの存在を検出し、着用者に警告できるマスクを作りたかったのです。」


Yin Fang、この研究の代表著者であり、上海同済大学の材料科学者

COVID-19 および H1N1 インフルエンザの原因となる呼吸器病原体は、感染者が話したり、咳をしたり、くしゃみをしたときに放出される小さな飛沫やエアロゾルを介して広がります。 これらのウイルスを含む分子、特に小さなエアロゾルは、空気中に長時間浮遊したままになる可能性があります。

ファングと彼の同僚は、微量の液体とエアロゾルを含むウイルス表面タンパク質をマスクに噴霧することにより、密閉されたチャンバーでマスクをテストしました。 このセンサーは、ウイルスタンパク質を含むわずか 0.3 マイクロリットルの液体に反応しました。これは、1 回のくしゃみで生成される液体の量の約 70 から 560 分の 1 であり、咳や会話によって生成される量よりもはるかに少ないと Fang 氏は言います。

チームは、抗体などの病原体の固有のタンパク質を識別することができる合成分子の一種であるアプタマーを使用して小さなセンサーを設計しました。 概念実証の設計において、チームは、SARS-CoV-2、H5N1、および H1N1 の表面タンパク質を同時に認識できる 3 種類のアプタマーでマルチチャネル センサーを変更しました。

アプタマーが空気中の標的タンパク質に結合すると、接続されたイオンゲートトランジスタが信号を増幅し、携帯電話を介して着用者に警告します。 イオン ゲート トランジスタは非常に感度の高い新しいタイプのデバイスであるため、マスクは空気中の微量レベルの病原体を 10 分以内に検出できます。

「私たちのマスクは、感染のリスクが高いエレベーターや密閉された部屋など、換気の悪い空間で非常にうまく機能します」とFang氏は言います. 将来、新しい呼吸器ウイルスが出現した場合、新しい病原体を検出するためのセンサーの設計を簡単に更新できると彼は付け加えます。

次に、チームは、ポリマーとトランジスタの設計を最適化することにより、検出時間を短縮し、センサーの感度をさらに高めることを望んでいます。 彼らはまた、がんや心血管疾患を含むさまざまな健康状態のためのウェアラブル デバイスにも取り組んでいます。

「現在、医師は病気の診断と治療における経験に大きく依存しています。しかし、ウェアラブル デバイスによって収集されたより豊富なデータにより、病気の診断と治療はより正確になる可能性があります」と Fang 氏は言います。

この作業は、国家重要研究開発プログラム、中国国家自然科学基金会、上海市科学技術委員会、上海市科学技術主要プロジェクト、中央大学の基礎研究基金によってサポートされています。

ソース:

ジャーナルの参照:

王、B.、等。 (2022) 気体媒体による呼吸器感染症のワイヤレス検出のためのウェアラブル バイオエレクトロニック マスク。 案件。 doi.org/10.1016/j.matt.2022.08.020.



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