Prototipe Masker Wajah Baru Mendeteksi COVID-19 dalam 90 Menit dengan Teknologi Sensor Canggih
Insinyur merancang prototipe masker wajah baru yang dapat mendiagnosis pemakainya dengan COVID-19 dalam waktu sekitar 90 menit. Masker-masker ini dilengkapi sensor kecil, sekali pakai yang dapat dipasang ke dalam masker wajah lain dan juga dapat disesuaikan untuk mendeteksi virus lain.
Sensor ini didasarkan pada mesin seluler kering beku yang sebelumnya dikembangkan oleh tim penelitian untuk digunakan dalam diagnosa kertas untuk virus seperti Ebola dan Zika. Dalam studi baru, tim menunjukkan bahwa sensor dapat dikemas tidak hanya ke dalam masker wajah tetapi juga ke dalam pakaian seperti labcoat, yang potensial menawarkan cara baru untuk memantau paparan pekerja kesehatan terhadap berbagai patogen atau ancaman lainnya.
Tim mendemonstrasikan kemampuan untuk kering beku berbagai sensor biologi sintetis untuk mendeteksi asam nukleat virus atau bakteri serta kimia beracun termasuk toksin saraf. Sensor masker wajah dirancang sehingga dapat diaktifkan oleh pemakai saat siap melakukan tes dan hasil hanya ditampilkan di dalam masker untuk privasi pengguna.
Protein dan asam nukleat yang diperlukan untuk membuat jaringan gen sintetis yang bereaksi terhadap molekul target spesifik dapat ditanamkan ke dalam kertas. Sistem sensor bebas sel lain, yang dikenal sebagai SHERLOCK, didasarkan pada enzim CRISPR dan memungkinkan deteksi asam nukleat yang sangat sensitif.
Komponen sirkuit bebas sel ini dikering beku dan tetap stabil selama banyak bulan sampai mereka dihidrasi kembali. Saat diaktifkan oleh air, mereka dapat berinteraksi dengan molekul targetnya, yang dapat berupa urutan RNA atau DNA apa pun serta jenis molekula lainnya, dan menghasilkan sinyal seperti perubahan warna. Para peneliti mulai bekerja untuk menyisipkan sensor ini ke dalam tekstil, dengan tujuan menciptakan labcoat untuk pekerja kesehatan atau orang lain dengan paparan potensial terhadap patogen.
Pertama, tim melakukan skrining ratusan jenis kain yang berbeda, dari kapas dan polyester hingga wol dan sutra, untuk mengetahui jenis mana yang mungkin kompatibel dengan jenis sensor ini. Yang terbaik adalah kombinasi polyester dan serat sintetis lainnya. Untuk membuat sensor dapat dikenakan, para peneliti menyisipkan komponen kering beku mereka ke dalam bagian kecil dari kain sintetis ini, di mana mereka dikelilingi oleh cincin elastomer silicone. Pengisolasi ini mencegah sampel menguap atau menyebar dari sensor. Untuk mendemonstrasikan teknologi, para peneliti menciptakan jaket yang dilengkapi sekitar 30 sensor ini.
Mereka menunjukkan bahwa percikan cairan kecil yang berisi partikel virus, yang meniru paparan terhadap pasien terinfeksi, dapat menghidrasi komponen sel kering beku dan mengaktifkan sensor. Sensor dapat dirancang untuk menghasilkan berbagai jenis sinyal termasuk perubahan warna yang dapat dilihat dengan mata telanjang atau sinyal fluoresens atau luminesensi yang dapat dibaca dengan spektrometer tangan. Mereka juga merancang spektrometer dapat dikenakan yang dapat diintegrasikan ke dalam kain, di mana ia dapat membaca hasil dan mentransmisikannya secara nirkabel ke perangkat seluler.
Untuk menghasilkan masker wajah diagnostik, tim menyisipkan sensor SHERLOCK kering beku ke dalam masker kertas. Seperti sensor dapat dikenakan, komponen kering beku dikelilingi oleh elastomer silicone. Dalam hal ini, sensor ditempatkan di dalam masker, sehingga dapat mendeteksi partikel virus dalam napas orang yang mengenakan masker.
Masker ini juga mencakup reservoir air kecil yang dilepaskan dengan menekan tombol saat pemakai siap melakukan tes. Ini menghidrasi komponen kering beku sensor SARS-CoV-2, yang menganalisis titik napas yang terkumpul di dalam masker dan menghasilkan hasil dalam 90 menit.
Prototipe memiliki sensor di dalam masker untuk mendeteksi status pengguna serta sensor yang ditempatkan di luar pakaian untuk mendeteksi paparan dari lingkungan. Para peneliti juga dapat mengganti sensor untuk patogen lain termasuk influenza, Ebola, dan Zika, atau sensor yang telah dikembangkan untuk mendeteksi agen saraf organofosfat.
