Nuevo Prototipo de Mascarilla Diagnostica COVID-19 en 90 Minutos Usando Tecnología de Sensores Avanzada

Ingenieros diseñaron una mascarilla novedosa que puede diagnosticar al usuario con COVID-19 en unos 90 minutos. Las mascarillas están incrustadas con diminutos sensores desechables que pueden adaptarse a otras mascarillas y también podrían adaptarse 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 para virus como Ébola y Zika. En un nuevo estudio, el equipo mostró que los sensores podían incorporarse no solo en mascarillas sino también en ropa como batas de laboratorio, ofreciendo potencialmente una nueva forma de monitorear la exposición de 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 químicos tóxicos incluyendo neurotoxinas. Los sensores de la mascarilla están diseñados para que puedan ser activados por el usuario cuando estén listos para realizar la prueba y los resultados solo se muestran en el interior de la mascarilla para privacidad del usuario.

Las proteínas y ácidos nucleicos necesarios para crear redes génicas sintéticas que reaccionan a moléculas objetivo específicas podrían incrustarse en papel. Otro sistema de sensores libre de células, conocido como SHERLOCK, se basa en enzimas CRISPR y permite detección altamente sensible de ácidos nucleicos.

Estos componentes de circuitos libres de células se liofilizan y permanecen estables durante muchos meses hasta que se rehidratan. Cuando se activan con 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 textiles, con el objetivo de crear una bata de laboratorio para trabajadores de la salud u otros con exposición potencial a patógenos.

Primero, el equipo realizó una prueba de cientos de tipos diferentes de tela, desde algodón y poliéster hasta lana y seda, para averiguar cuáles podrían ser compatibles con este tipo de sensor. La mejor fue una combinación de poliéster y otras fibras sintéticas. Para hacer sensores portátiles, los investigadores incrustaron sus componentes liofilizados en una pequeña sección de esta tela sintética, donde están rodeados por un anillo de elastómero de silicona. Esta compartimentalización evita que la muestra se evapore o difunda lejos del sensor. Para demostrar la tecnología, los investigadores crearon una chaqueta incrustada con unos 30 de estos sensores.

Mostraron que una pequeña salpicadura de líquido conteniendo partículas virales, imitando la exposición a un paciente infectado, puede hidratar los componentes celulares liofilizados y activar el sensor. Los sensores pueden diseñarse para producir diferentes tipos de señales, incluyendo un cambio de color visible a simple vista o una señal fluorescente o luminiscente que puede leerse con un espectrómetro portátil. También diseñaron un espectrómetro portátil que podría integrarse en la tela, donde puede leer los resultados y transmitirlos inalámbricamente a un dispositivo móvil.

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

La mascarilla también incluye un pequeño depósito de agua que se libera al 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 gotitas de aliento acumuladas en el interior de la mascarilla y produce un resultado en 90 minutos.

Los prototipos tienen sensores en el interior de la mascarilla para detectar el estado del usuario, así como sensores colocados en el exterior de las prendas para detectar exposición del ambiente. Los investigadores también pueden intercambiar sensores para otros patógenos incluyendo influenza, Ébola y Zika, o sensores que han desarrollado para detectar agentes neurotóxicos organofosfatados.