Prototipe Masker Dapat Mendeteksi Infeksi COVID-19
Insinyur merancang masker wajah baru yang dapat mendiagnosis pemakainya dengan COVID-19 dalam waktu sekitar 90 menit. Masker tersebut dilengkapi dengan sensor kecil sekali pakai yang dapat dipasang ke masker wajah lain dan juga dapat disesuaikan untuk mendeteksi virus lain.
Sensor didasarkan pada mesin seluler beku-kering yang sebelumnya dikembangkan oleh tim peneliti untuk digunakan dalam diagnosa kertas untuk virus seperti Ebola dan Zika. Dalam sebuah studi baru, tim menunjukkan bahwa sensor tidak hanya dapat dimasukkan ke dalam masker wajah tetapi juga pakaian seperti jas lab, yang berpotensi menawarkan cara baru untuk memantau paparan petugas kesehatan terhadap berbagai patogen atau ancaman lainnya.
Tim menunjukkan kemampuan untuk membekukan berbagai sensor biologi sintetis untuk mendeteksi asam nukleat virus atau bakteri serta bahan kimia beracun termasuk racun saraf. Sensor masker dirancang agar dapat diaktifkan oleh pemakainya saat mereka siap melakukan pengujian dan hasilnya hanya ditampilkan di bagian dalam masker untuk privasi pengguna.
Protein dan asam nukleat yang dibutuhkan untuk membuat jaringan gen sintetik yang bereaksi terhadap molekul target tertentu dapat dimasukkan ke dalam kertas. Sistem sensor bebas sel lainnya, yang dikenal sebagai SHERLOCK, didasarkan pada enzim CRISPR dan memungkinkan deteksi asam nukleat yang sangat sensitif.
Komponen sirkuit bebas sel ini dibekukan dan tetap stabil selama berbulan-bulan sampai direhidrasi. Ketika diaktifkan oleh air, mereka dapat berinteraksi dengan molekul target mereka, yang dapat berupa urutan RNA atau DNA apa pun serta jenis molekul lainnya, dan menghasilkan sinyal seperti perubahan warna. Para peneliti mulai menggabungkan sensor ini ke dalam tekstil, dengan tujuan menciptakan jas lab untuk petugas kesehatan atau orang lain yang berpotensi terpapar patogen.
Pertama, tim melakukan penyaringan ratusan jenis kain yang berbeda, dari katun dan poliester hingga wol dan sutra, untuk mengetahui mana yang mungkin kompatibel dengan jenis sensor ini. Yang terbaik adalah kombinasi poliester dan serat sintetis lainnya. Untuk membuat sensor yang dapat dipakai, para peneliti menyematkan komponen beku-kering mereka ke dalam bagian kecil dari kain sintetis ini, di mana mereka dikelilingi oleh cincin elastomer silikon. Kompartemenalisasi ini mencegah sampel menguap atau menyebar jauh dari sensor. Untuk mendemonstrasikan teknologinya, para peneliti membuat jaket yang disematkan dengan sekitar 30 sensor ini.
Mereka menunjukkan bahwa percikan kecil cairan yang mengandung partikel virus, meniru paparan pasien yang terinfeksi, dapat menghidrasi komponen sel yang membeku dan mengaktifkan sensor. Sensor dapat dirancang untuk menghasilkan berbagai jenis sinyal termasuk perubahan warna yang dapat dilihat dengan mata telanjang atau sinyal fluorescent atau luminescent yang dapat dibaca dengan spektrometer genggam. Mereka juga merancang spektrometer yang dapat dipakai yang dapat diintegrasikan ke dalam kain, di mana ia dapat membaca hasilnya dan mengirimkannya secara nirkabel ke perangkat seluler.
Untuk memproduksi masker wajah diagnostik, tim menyematkan sensor SHERLOCK beku-kering ke dalam masker kertas. Seperti halnya sensor yang dapat dikenakan, komponen beku-kering dikelilingi oleh elastomer silikon. Dalam hal ini, sensor ditempatkan di bagian dalam masker, sehingga dapat mendeteksi partikel virus dalam napas orang yang memakai masker.
Masker ini juga mencakup reservoir kecil air yang dilepaskan dengan menekan sebuah tombol saat pemakainya siap untuk melakukan tes. Ini menghidrasi komponen beku-kering dari sensor SARS-CoV-2, yang menganalisis akumulasi tetesan napas di bagian dalam masker dan menghasilkan hasil dalam waktu 90 menit.
Prototipe memiliki sensor di bagian dalam topeng untuk mendeteksi status pengguna serta sensor yang ditempatkan di bagian luar pakaian untuk mendeteksi paparan dari lingkungan. Para peneliti juga dapat menukar sensor untuk patogen lain termasuk influenza, Ebola, dan Zika, atau sensor yang telah mereka kembangkan untuk mendeteksi agen saraf organofosfat.
