Tahmini okuma süresi: 3 dakika

Sensör teknolojisi, çeşitli patojenleri ve diğer tehditleri tespit eden giysiler oluşturmak için de kullanılabilir.

MIT ve Harvard’daki mühendisler, maske takan kişiye yaklaşık 90 dakika içinde Covid-19 teşhisi koyabilen bir prototip yüz maskesi tasarladı. Teknoloji, çeşitli diğer patojenler veya toksik kimyasallar için giyilebilir sensörler tasarlamak için de kullanılabilir.

MIT ve Harvard Üniversitesi’ndeki mühendisler, takan kişiye yaklaşık 90 dakika içinde Covid-19 teşhisi koyabilen yeni bir yüz maskesi tasarladı. Maskeler, diğer yüz maskelerine takılabilen ve diğer virüsleri tespit etmek için uyarlanabilen küçük, tek kullanımlık sensörlerle gömülüdür.

Sensörler, araştırma ekibinin daha önce Ebola ve Zika gibi virüsler için kağıt tanılamada kullanılmak üzere geliştirdiği dondurularak kurutulmuş hücresel makinelere dayanıyor. Yeni bir çalışmada, araştırmacılar, sensörlerin yalnızca yüz maskelerine değil, aynı zamanda laboratuvar önlükleri gibi giysilere de dahil edilebileceğini ve potansiyel olarak sağlık çalışanlarının çeşitli patojenlere veya diğer tehditlere maruz kalmasını izlemek için yeni bir yol sunduğunu gösterdi.

Viral veya bakteriyel nükleik asitlerin yanı sıra sinir toksinleri de dahil olmak üzere toksik kimyasalları tespit etmek için çok çeşitli sentetik biyoloji sensörlerini dondurarak kurutabileceğimizi gösterdik. Bu platformun ilk müdahale ekipleri, sağlık personeli ve askeri personel için yeni nesil giyilebilir biyosensörleri mümkün kılabileceğini öngörüyoruz

MIT Tıp Mühendisliği ve Bilim Enstitüsü (IMES) ve Departmanında Termeer Tıp Mühendisliği ve Bilim Profesörü, Biyoloji Mühendisliği Bölümü ve çalışmanın kıdemli yazarı James Collins

Yüz maskesi sensörleri, testi gerçekleştirmeye hazır olduklarında kullanıcı tarafından etkinleştirilebilecek şekilde tasarlanmıştır ve sonuçlar, kullanıcı gizliliği için yalnızca maskenin içinde görüntülenir.

Harvard Üniversitesi’nin Wyss Biyolojiden Esinlenilmiş Mühendislik Enstitüsü’nde araştırma bilimcisi olan Peter Nguyen ve MIT’nin Abdul Latif Jameel Sağlıkta Makine Öğrenimi Kliniği’nde Girişim Kurucusu ve Wyss Enstitüsü’nde eski bir doktora sonrası araştırmacı olan Luis Soenksen, makalenin baş yazarlarıdır.

Giyilebilir sensörler

Yeni giyilebilir sensörler ve tanısal yüz maskesi, Collins’in birkaç yıl önce geliştirmeye başladığı teknolojiye dayanıyor. 2014 yılında, belirli hedef moleküllere tepki veren sentetik gen ağları oluşturmak için gereken proteinlerin ve nükleik asitlerin kağıda gömülebileceğini gösterdi ve bu yaklaşımı Ebola ve Zika virüsleri için kağıt tanılama oluşturmak için kullandı. Collins, 2017’de Feng Zhang’ın laboratuvarı ile çalışırken, SHERLOCK olarak bilinen, CRISPR enzimlerine dayanan ve nükleik asitlerin son derece hassas tespitine olanak tanıyan başka bir hücresiz sensör sistemi geliştirdi.

Bu hücresiz devre bileşenleri dondurularak kurutulur ve yeniden sulanana kadar aylarca stabil kalır. Su ile aktive edildiklerinde, herhangi bir RNA veya DNA dizisi olabilen hedef molekülleri ve diğer molekül türleri ile etkileşime girebilir ve renk değişikliği gibi bir sinyal üretebilirler.

Daha yakın zamanlarda, Collins ve meslektaşları, sağlık çalışanları veya patojenlere maruz kalma potansiyeli olan diğerleri için bir laboratuvar önlüğü oluşturmak amacıyla bu sensörleri tekstillere dahil etmek için çalışmaya başladı.

İlk olarak Soenksen, bu tür bir sensörle hangisinin uyumlu olabileceğini bulmak için pamuktan polyestere, yünden ipeğe kadar yüzlerce farklı kumaş türünü ele geçirdi. “Moda endüstrisinde giysi yapmak için çok yaygın olarak kullanılan bir çift belirledik” diyor. “En iyisi polyester ve diğer sentetik elyafların bir kombinasyonuydu.”

Giyilebilir sensörler yapmak için araştırmacılar, dondurularak kurutulmuş bileşenlerini bu sentetik kumaşın küçük bir bölümüne yerleştirdiler ve burada bir silikon elastomer halkasıyla çevrelendiler. Bu bölümlendirme, numunenin buharlaşmasını veya sensörden uzağa yayılmasını önler. Teknolojiyi göstermek için araştırmacılar, bu sensörlerden yaklaşık 30’unun gömülü olduğu bir ceket oluşturdular.

Virüslü bir hastaya maruz kalmayı taklit eden viral partiküller içeren küçük bir sıvı sıçramasının dondurularak kurutulmuş hücre bileşenlerini hidratlayabileceğini ve sensörü etkinleştirebileceğini gösterdiler. Sensörler, çıplak gözle görülebilen bir renk değişimi veya elde tutulan bir spektrometre ile okunabilen bir floresan veya ışıldayan sinyal dahil olmak üzere farklı türde sinyaller üretecek şekilde tasarlanabilir. Araştırmacılar ayrıca, sonuçları okuyabileceği ve kablosuz olarak bir mobil cihaza iletebileceği kumaşa entegre edilebilecek giyilebilir bir spektrometre tasarladı.

Nguyen, “Bu, çevresel maruziyetinizi izleyebilen ve sizi ve diğerlerini maruziyet ve nerede olduğu hakkında uyarabilecek bir bilgi geri bildirim döngüsü sağlar” diyor.

Tanısal yüz maskesi

Araştırmacılar, 2020’nin başlarında giyilebilir sensörler üzerindeki çalışmalarını bitirirken, Covid-19 dünyaya yayılmaya başladı ve bu nedenle hızla SARS-CoV-2 virüsü için bir teşhis oluşturmak için teknolojilerini kullanmaya karar verdiler.

Tanısal yüz maskelerini üretmek için araştırmacılar, dondurularak kurutulmuş SHERLOCK sensörlerini bir kağıt maskeye yerleştirdiler. Giyilebilir sensörlerde olduğu gibi, dondurularak kurutulmuş bileşenler silikon elastomer ile çevrilidir. Bu durumda sensörler maskenin iç kısmına yerleştirilir, böylece viral kısmı algılayabilirler.

Kaynak

Wearable materials with embedded synthetic biology sensors for biomolecule detection, Peter Q. Nguyen, Luis R. Soenksen, Nina M. Donghia, Nicolaas M. Angenent-Mari, Helena de Puig, Ally Huang, Rose Lee, Shimyn Slomovic, Tommaso Galbersanini, Geoffrey Lansberry, Hani M. Sallum, Evan M. Zhao, James B. Niemi & James J. Collins; Nature Biotechnology, Article Published: 28 June 2021

Facebook Yorumları