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科学家们发明了一种口罩,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。这种高灵敏度口罩于9月19日发表在《Matter》杂志上,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。


“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。”该研究的通讯作者、上海同济大学材料科学家方颖(音)说。

导致COVID-19和H1N1流感的呼吸道病原体通过受感染者说话、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。


方和他的同事们在一个封闭的室内对口罩进行了测试,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。测试结果显示该传感器只需0.3微升的含有病毒蛋白质的液体就能做出反应,比一个喷嚏产生的液体体积小约70到560倍,比咳嗽或说话产生的液体体积小得多。


该团队设计了一个带有适体的小型传感器,适体是一种合成分子,可以识别病原体的独特蛋白质,如抗体。在他们的概念验证设计中,该团队用三种类型的适体修改了多通道传感器,它们可以同时识别SARS-CoV-2、H5N1和H1N1的表面蛋白质。


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一旦适体与空气中的目标蛋白质结合,连接的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。

方说:“我们的口罩在通风不良的空间非常有效,比如电梯或封闭的房间,在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的设计,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的设计,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。但随着可穿戴设备收集到更丰富的数据,疾病诊断和治疗可以变得更精确。




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