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美国科学家发明新型口罩:一旦检测到新冠病毒,就会发出荧光信号

据MSN新闻网站5月14日报道,哈佛大学和麻省理工学院的研究人员正在开发一种口罩,当口罩检测到新冠病毒时就会亮起来。

在新型冠状病毒出现之前,合成生物学专家吉姆•柯林斯(Jim Collins)就一直在考虑流行病问题。2014年,他在麻省理工学院的生物工程实验室开始开发传感器,这种传感器可以在将埃博拉病毒冷冻干燥在一张纸上后检测到它。

这个由麻省理工学院和哈佛大学科学家组成的小团队于2016年首次发表了他们的研究成果。在那时,他们已经运用该技术来应对了寨卡病毒疫情带来的威胁。现在,他们再次调整他们的技术来识别新冠病毒。

研究小组正在开发一种口罩,当冠状病毒感染者呼吸、咳嗽或打喷嚏时,这种口罩会产生荧光信号。如果这项技术被证明是成功的,它就可以解决像温度检测这样的其他筛选方法的缺陷。

柯林斯在接受《商业内幕》采访时表示:“随着我们传感系统的开放,你可以想象在我们通过安检、等待登机时,它会派上用场。你或我可以在上班和下班的路上使用它。医院可以在病人来医院或在候诊室等候时使用它,它可以作为谁被感染的预先筛查。”

医生甚至可以用它们当场诊断病人,而不需要把样本送到实验室。当检测混乱和延误阻碍了许多国家控制疫情的能力时,快速识别患者的工具至关重要。

柯林斯说,他的实验室目前的项目处于“非常早期”的阶段,但进展是令人鼓舞的。过去几周,他的团队一直在测试传感器在小样本唾液中检测冠状病毒的能力。

他们还在进行设计试验:目前,实验室正在讨论是将传感器嵌入口罩内部,还是开发一个可以连接到任何非处方口罩上的模块。

该团队希望在接下来的几周内证明这一概念是可行的。

而更普遍的病毒识别技术已经得到了证实。2018年,该实验室的传感器已经可以检测非典、麻疹、流感、丙型肝炎、西尼罗河病毒和其它病毒。

柯林斯说:“我们最初是在纸上进行这项研究的,目的是创造出廉价的基于纸张的诊断方法。我们已经证明它在塑料、石英和布料上同样有效。”

柯林斯的传感器由遗传物质DNA和RNA组成,这些物质可以与病毒结合。这种材料通过一种叫做冻干机的机器被冷冻干燥到织物上,冻干机从遗传物质中吸走水分而不会将其杀死。这种材料可以在室温下保持几个月的稳定,这使口罩的保质期相对较长。

今年1月,上海一家实验室对冠状病毒基因组进行了测序。柯林斯说,他的传感器只需要识别序列的一小部分就可以发现病毒。一旦发现病毒,它们会在一到三个小时内发出荧光信号。

由于肉眼看不到信号,柯林斯的实验室使用一种叫做荧光计的设备来测量荧光。在实验室之外,工作人员可以使用手持荧光计来扫描人们的口罩。科林斯说,仪器的成本约为1美元。

柯林斯被认为是合成生物学的先驱,该领域利用工程学来重新设计自然界中的系统。他在2003年获得了麦克阿瑟天才奖。2018年,他的实验室获得了强生公司(Johnson & Johnson)的5万美元资助,开发可嵌入式病毒检测传感器,用于实验室工作服。

与传统的诊断测试相比,这种传感器可能提供一种更便宜、更快、更灵敏的检测形式。

例如,该实验室的寨卡病毒传感器可以在两到三个小时内诊断出患者。该团队在2016年估计,每个传感器的成本约为20美元,而测试本身的制造成本仅为1美元或更低。

相比之下,冠状病毒检测目前需要大约24小时,而且患者往往要几天才能收到结果。

机场安检人员通常依靠体温检测来发现旅客中可能出现的新冠病毒感染病例。在已经放松封锁限制的国家,这种方法也被用来发现潜在的感染。但是,体温检测遗漏了大量感染病例,包括无症状、症状前或出现发烧以外症状的患者。柯林斯认为他的传感器可以通过检测病毒本身来识别更多的病例,而不是通过症状。

他说,实验室的理想目标是在夏末开始生产这种口罩,并面向公众投入使用。

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