Protótipo de máscara pode detectar infecção por COVID-19

Os engenheiros projetaram uma nova máscara facial que pode diagnosticar o usuário com COVID-19 em cerca de 90 minutos. As máscaras são incorporadas com pequenos sensores descartáveis ​​que podem ser encaixados em outras máscaras faciais e também podem ser adaptados para detectar outros vírus.

Os sensores são baseados em máquinas celulares liofilizadas que a equipe de pesquisa desenvolveu anteriormente para uso em diagnósticos de papel para vírus como Ebola e Zika. Em um novo estudo, a equipe mostrou que os sensores podem ser incorporados não apenas em máscaras faciais, mas também em roupas, como jalecos, oferecendo potencialmente uma nova maneira de monitorar a exposição dos profissionais de saúde a uma variedade de patógenos ou outras ameaças.

A equipe demonstrou a capacidade de liofilizar uma ampla gama de sensores de biologia sintética para detectar ácidos nucleicos virais ou bacterianos, bem como produtos químicos tóxicos, incluindo toxinas nervosas. Os sensores da máscara facial são projetados para que possam ser ativados pelo usuário quando estiver pronto para realizar o teste e os resultados são exibidos apenas na parte interna da máscara para privacidade do usuário.

As proteínas e os ácidos nucleicos necessários para criar redes de genes sintéticos que reagem a moléculas-alvo específicas podem ser incorporados em papel. Outro sistema de sensor sem células, conhecido como SHERLOCK, é baseado em enzimas CRISPR e permite a detecção altamente sensível de ácidos nucleicos.

Esses componentes do circuito sem células são liofilizados e permanecem estáveis ​​por muitos meses até serem reidratados. Quando ativados pela água, eles podem interagir com sua molécula alvo, que pode ser qualquer sequência de RNA ou DNA, bem como outros tipos de moléculas, e produzir um sinal como uma mudança de cor. Os pesquisadores começaram a trabalhar na incorporação desses sensores em têxteis, com o objetivo de criar um jaleco para profissionais de saúde ou outros com potencial exposição a patógenos.

Primeiro, a equipe realizou uma triagem de centenas de diferentes tipos de tecido, de algodão e poliéster a lã e seda, para descobrir qual poderia ser compatível com esse tipo de sensor. O melhor foi uma combinação de poliéster e outras fibras sintéticas. Para fazer sensores vestíveis, os pesquisadores incorporaram seus componentes liofilizados em uma pequena seção desse tecido sintético, onde são cercados por um anel de elastômero de silicone. Essa compartimentação evita que a amostra evapore ou se difunda para longe do sensor. Para demonstrar a tecnologia, os pesquisadores criaram uma jaqueta embutida com cerca de 30 desses sensores.

Eles mostraram que um pequeno respingo de líquido contendo partículas virais, imitando a exposição a um paciente infectado, pode hidratar os componentes das células liofilizadas e ativar o sensor. Os sensores podem ser projetados para produzir diferentes tipos de sinais, incluindo uma mudança de cor que pode ser vista a olho nu ou um sinal fluorescente ou luminescente que pode ser lido com um espectrômetro portátil. Eles também projetaram um espectrômetro vestível que pode ser integrado ao tecido, onde pode ler os resultados e transmiti-los sem fio para um dispositivo móvel.

Para produzir a máscara de diagnóstico, a equipe incorporou sensores SHERLOCK liofilizados em uma máscara de papel. Tal como acontece com os sensores vestíveis, os componentes liofilizados são cercados por elastômero de silicone. Nesse caso, os sensores são colocados na parte interna da máscara, para que possam detectar partículas virais na respiração da pessoa que usa a máscara.

A máscara também inclui um pequeno reservatório de água que é liberado ao pressionar um botão quando o usuário está pronto para realizar o teste. Isso hidrata os componentes liofilizados do sensor SARS-CoV-2, que analisa as gotículas de ar acumuladas no interior da máscara e produz um resultado em 90 minutos.

Os protótipos possuem sensores na parte interna da máscara para detectar o status do usuário, bem como sensores colocados na parte externa das roupas para detectar a exposição do ambiente. Os pesquisadores também podem trocar sensores por outros patógenos, incluindo influenza, Ebola e Zika, ou sensores que desenvolveram para detectar agentes nervosos organofosforados.