Insinyur Tufts Memperkenalkan Sensor yang Dapat Dipakai untuk Mendeteksi Patogen, Racun, dan Bahan Kimia Berbahaya
Universitas Tufts, Medford, MA
Drone yang badan pesawatnya ditanami bahan sensor. (Gambar:SilkLab)
Para peneliti di Tufts School of Engineering telah mengembangkan metode untuk mendeteksi bakteri, racun, dan bahan kimia berbahaya di lingkungan dengan sensor biopolimer yang dapat dicetak seperti tinta pada berbagai bahan — termasuk perangkat yang dapat dikenakan.
Menggunakan enzim yang mirip dengan yang ditemukan pada kunang-kunang, sensor ini — yang didasarkan pada protein dan serat sutra yang dirancang secara komputasi yang diekstraksi dari kepompong ngengat sutra Bombyx Mori — bersinar saat mendeteksi ancaman tak kasat mata ini.
Sensor biopolimer juga dapat tertanam dalam film, spons, dan filter, atau dibentuk seperti plastik untuk mengambil sampel dan mendeteksi bahaya yang ditularkan melalui udara dan air, atau digunakan untuk memberi sinyal adanya infeksi di tubuh kita.
Sensor saat ini memerlukan semprotan dengan bahan kimia tidak beracun setelah berpotensi terkena bakteri, racun, dan bahan kimia berbahaya. Jika target ada, maka sensor menghasilkan cahaya; intensitas cahaya yang dipancarkan memberikan ukuran kuantitatif konsentrasi target.
“Kombinasi protein dan sutra yang dirancang di laboratorium merupakan platform sensor yang dapat diadaptasi untuk mendeteksi berbagai agen kimia dan biologi dengan tingkat spesifisitas dan sensitivitas tinggi,” kata Profesor Fiorenzo Omenetto, Direktur, Tufts SilkLab. “Misalnya, antibodi SARS-CoV-2 dan anti-hepatitis B dapat diukur pada tingkat yang mendekati pengujian di rumah.”
Elemen penginderaannya bersifat modular, sehingga pengembang dapat menukar protein yang dirancang baru untuk menangkap patogen atau molekul tertentu untuk diukur, sementara mekanisme emisi cahayanya tetap sama.
“Dengan menggunakan sensor ini, kita dapat mengetahui tingkat jejak SARS-CoV-2 di udara, atau kita dapat membayangkan memodifikasinya untuk beradaptasi dengan ancaman kesehatan masyarakat apa pun yang mungkin terjadi,” kata Omenetto.
Bentuk sensornya bisa bermacam-macam, terbukti dari tim peneliti yang menciptakan drone penginderaan virus yang badan pesawatnya ditanami bahan sensor. Selama penerbangan, baling-baling mengarahkan aliran udara melalui badan drone yang berpori, yang dapat diperiksa setelah mendarat. Drone, yang dalam hal ini bereaksi terhadap patogen di udara, dapat memungkinkan pemantauan lingkungan dari jarak yang aman.
Para peneliti menguji umur simpan bahan yang disematkan sensor SARS-CoV-2 setelah menyimpannya pada suhu 60 °C selama empat bulan dan menemukan sedikit perubahan kinerja.
“Ini berarti kita dapat memproduksi, mendistribusikan, dan menyimpan antarmuka penginderaan ini untuk jangka waktu yang lama tanpa kehilangan sensitivitas atau keakuratannya dan tanpa memerlukan penyimpanan di lemari es, yang merupakan hal luar biasa karena faktanya mereka terbuat dari protein,” kata Luciana d’Amone, salah satu pemimpin proyek. Selain itu, ini dapat memperluas format sensor.
“Misalnya, Anda dapat membuat masker bedah yang mampu mendeteksi patogen, mengemasnya dalam kotak, dan menggunakannya seiring waktu seperti masker konvensional,” kata d’Amone. "Kami juga menunjukkan bahwa Anda dapat mencetak sensor di dalam kemasan makanan untuk melacak pembusukan dan racun. Anda dapat memodifikasi begitu banyak produk yang kami gunakan setiap hari untuk menyertakan penginderaan, dan menyimpan serta menggunakannya seperti biasa."
Tim ini membayangkan aplikasi sensor mulai dari pemantauan pribadi dan pasien serta pengendalian infeksi di lingkungan layanan kesehatan hingga penginderaan lingkungan di rumah, tempat kerja, militer, dan area bencana.
Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Mike Silver di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya.; 617-627-0545.
