新型口罩可偵測週邊有無新冠病毒，10分鐘內發出預警

家人們，口罩現在被「玩」出新高度了。

同濟大學最新的一項發明，直接把口罩升級成了一種「探測器」：

研發出一種生物電子口罩，可以偵測周圍是否有病毒！

更具體一點來說，這種口罩可以在10分鐘內檢測出多種常見的呼吸道病毒，包括流感、冠狀病毒等（例如新冠病毒、H5N1、H1N1）。

若是病毒被偵測出來了，口罩就會透過手機這樣的行動裝置向你發出預警。

這項研究已於近日發表在Matter雜誌，並且根據研究人員的說法：

這種電子生物口罩可以作為預警診斷工具，預防呼吸道傳染病的爆發。

口罩如何預警病毒？

我們知道，人們咳嗽一下或打一次噴嚏，甚至只是交談幾分鐘，都會產生數千個含有傳染性病毒的飛沫。

這些飛沫也會長期懸浮在空氣中，把空氣當作傳播的一種媒介。

基於此，研究人員提出一種觀點：

直接檢測空氣中的病毒，可能是早期診斷重大傳染病最佳方法。

但過去的方法往往都會涉及樣本預處理、需要專業人員等一系列問題。

所以要實現這種方法，即時、快速和便捷，就成了老大難的問題。

於是乎，同濟大學的研究人員便想到把現在流行的可穿戴電子設備和口罩做一個結合——

打造了一款可穿戴無線生物電子口罩系統。

當人們戴著這樣的口罩時，安裝在口罩外邊的生物電子裝置就可以直接分析空氣中具備傳染性的病毒。

同時，像手機這樣的行動裝置還可以即時取得無線數據的回饋。

這款口罩包含一個IGT（獨立氣體傳送）裝置，通道材料材料採用的是「聚(2,3-二氫噻吩-1,4-二噁英)-聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)」。

除此之外還包括一個呼吸閥和一個PCB（印刷電路板）。

研究人員為了讓這個裝置能夠和柔軟彎曲的口罩更加貼合，打造它所採用的材料是又薄又靈活的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板。

而在偵測病毒方面，這款口罩還需做到「夠精準」。

為此，研究人員採用了雙溶劑系統來提高親脂性離子液體和親水性PVA的兼容性，形成了均勻的離子凝膠網絡。

如此一來，便可獲得長期穩定性、高電容（16.5μF cm-2）和強離子導電性（25°C時為5.95 × 10-3 S/cm）。

由於離子凝膠電介質層的強載子誘導和顯著的門控效應，IGT裝置表現出了較好的場放大性能。

即使像COVID-19、H1N1和H5N1這種呼吸道傳染病的病毒蛋白濃度低到0.1-10 fg/ml，也可以進行精確檢測。

研究人員也表示，這款裝置可以對低至0.3μL的微量液體樣本敏感，這比咳嗽、說話產生的含病毒飛沫的體積小得多。

最後，團隊也做了物聯網系統整合工作，生物電子麵罩就可以隨時隨地在行動裝置上進行操作和監控。

研究人員也表示：

我們的口罩在通風不良的空間，偵測效果非常明顯，例如電梯或封閉的房間，這些地方感染風險很高。

如果未來出現了一種新的呼吸道病毒，可以輕鬆更新感測器設計。

研究團隊

本文的通訊作者是同濟大學醫學院的方寅教授。

目前主要研究方向包括：生物醫用微納元件與奈米材料;可植入及穿戴式微納設備;新型腦機介面技術；奈米醫學在神經系統、心臟疾病及癌症的診斷與治療應用。

參考連結：

[1]https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(22)00477-5?_returnURL=https://linkinghub. elsevier.com/retrieve/pii/S2590238522004775?showall=true[2]https://med.tongji.edu.cn/info/1401/7236.htm

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