Prototipo de máscara puede detectar la infección por COVID-19

Los ingenieros diseñaron una máscara facial novedosa que puede diagnosticar al usuario con COVID-19 en aproximadamente 90 minutos. Las máscaras están integradas con pequeños sensores desechables que se pueden colocar en otras máscaras faciales y también se pueden adaptar para detectar otros virus.

Los sensores se basan en maquinaria celular liofilizada que el equipo de investigación desarrolló previamente para su uso en diagnósticos en papel de virus como el ébola y el zika. En un nuevo estudio, el equipo demostró que los sensores podrían incorporarse no solo en máscaras faciales sino también en ropa como batas de laboratorio, lo que podría ofrecer una nueva forma de monitorear la exposición de los trabajadores de la salud a una variedad de patógenos u otras amenazas.

El equipo demostró la capacidad de liofilizar una amplia gama de sensores de biología sintética para detectar ácidos nucleicos virales o bacterianos, así como sustancias químicas tóxicas, incluidas las toxinas nerviosas. Los sensores de la máscara facial están diseñados para que el usuario pueda activarlos cuando esté listo para realizar la prueba y los resultados solo se muestran en el interior de la máscara para la privacidad del usuario.

Las proteínas y los ácidos nucleicos necesarios para crear redes de genes sintéticos que reaccionen a moléculas diana específicas podrían incrustarse en papel. Otro sistema de sensores sin células, conocido como SHERLOCK, se basa en enzimas CRISPR y permite una detección de ácidos nucleicos muy sensible.

Estos componentes del circuito sin células se liofilizan y permanecen estables durante muchos meses hasta que se rehidratan. Cuando son activados por el agua, pueden interactuar con su molécula objetivo, que puede ser cualquier secuencia de ARN o ADN, así como otros tipos de moléculas, y producir una señal como un cambio de color. Los investigadores comenzaron a trabajar en la incorporación de estos sensores en los textiles, con el objetivo de crear una bata de laboratorio para los trabajadores de la salud u otras personas con exposición potencial a patógenos.

Primero, el equipo analizó cientos de tipos diferentes de tela, desde algodón y poliéster hasta lana y seda, para descubrir cuál podría ser compatible con este tipo de sensor. Lo mejor fue una combinación de poliéster y otras fibras sintéticas. Para fabricar sensores portátiles, los investigadores incrustaron sus componentes liofilizados en una pequeña sección de este tejido sintético, donde están rodeados por un anillo de elastómero de silicona. Esta compartimentación evita que la muestra se evapore o se difunda lejos del sensor. Para demostrar la tecnología, los investigadores crearon una chaqueta integrada con unos 30 de estos sensores.

Demostraron que una pequeña salpicadura de líquido que contiene partículas virales, simulando la exposición a un paciente infectado, puede hidratar los componentes celulares liofilizados y activar el sensor. Los sensores se pueden diseñar para producir diferentes tipos de señales, incluido un cambio de color que se puede ver a simple vista o una señal fluorescente o luminiscente que se puede leer con un espectrómetro de mano. También diseñaron un espectrómetro portátil que podría integrarse en la tela, donde puede leer los resultados y transmitirlos de forma inalámbrica a un dispositivo móvil.

Para producir la mascarilla de diagnóstico, el equipo incorporó sensores SHERLOCK liofilizados en una mascarilla de papel. Al igual que con los sensores portátiles, los componentes liofilizados están rodeados de elastómero de silicona. En este caso, los sensores se colocan en el interior de la máscara para que puedan detectar partículas virales en el aliento de la persona que usa la máscara.

La máscara también incluye un pequeño depósito de agua que se libera con solo presionar un botón cuando el usuario está listo para realizar la prueba. Esto hidrata los componentes liofilizados del sensor SARS-CoV-2, que analiza las gotas de aliento acumuladas en el interior de la máscara y produce un resultado en 90 minutos.

Los prototipos tienen sensores en el interior de la máscara para detectar el estado de un usuario, así como sensores colocados en el exterior de las prendas para detectar la exposición del medio ambiente. Los investigadores también pueden intercambiar sensores para otros patógenos, incluidos la influenza, el ébola y el zika, o sensores que han desarrollado para detectar agentes nerviosos organofosforados.