可穿戴病毒探测器?
未来能拥有便携和可穿戴传感器探测周围环境中的病毒和细菌。但我们没有。日本东北大学的科学家们一直在研究材料,可以改变机械电或磁能量,反之亦然,几十年了。与同事一起,他们回顾发表在《先进材料最近的努力成使用这些材料来制造功能的生物传感器。
“提高病毒传感器的性能研究一直没有进展,近年来,“说东北大学材料工程师Fumio成田机场。“我们回顾旨在帮助年轻的研究人员和研究生了解最新进展来指导他们未来的工作改善病毒传感器灵敏度。”
压电材料机械转换成电能。抗体与一个特定的病毒可以放在一个电极合并到压电材料。当目标病毒与抗体的相互作用,它导致增加质量,减少电流的频率移动通过材料,表明它的存在。正在调查这种类型的传感器检测几个病毒,包括cervical-cancer-causing人类乳头状瘤病毒,艾滋病毒、甲型流感,埃博拉病毒和乙型肝炎。
磁致伸缩材料机械转化为磁能,反之亦然。这些都是追究传感细菌感染,如伤寒和猪瘟和检测炭疽孢子。探索抗体固定到一个生物传感器芯片放置在磁致伸缩材料,然后应用磁场。如果目标抗原与抗体,它增加了材料的质量,导致磁通量的变化,可以检测使用一个感应传感器线圈。
成田机场说,人工智能的发展与仿真研究可以帮助找到更敏感的压电、磁致伸缩材料检测病毒和其他病原体。未来的材料可以无线圈、无线和柔软,从而能够纳入面料和建筑物。
甚至科学家们正在研究如何使用这些和类似的材料检测SARS-CoV-2,导致COVID-19的病毒,在空中。这种传感器可以被纳入地下运输通风系统,例如,为了实时监控病毒的传播。可穿戴传感器也可以引导人们远离环境。“(分泌物)
“科学家们仍然需要开发更有效的和可靠的病毒检测传感器,具有较高灵敏度和准确性,更小的尺寸和重量,和更好的可承受性,之前他们可以用于应用程序或智能服装,“成田说。“这种病毒传感器将进一步成为现实与材料科学的发展和技术进步在人工智能、机器学习和数据分析”。
参考
王成田F, Z, Kurita H, et al。回顾压电和磁致伸缩生物传感器材料COVID-19和其他病毒的检测。先进材料。n / a (n / a): 2005448。doi:https://doi.org/10.1002/adma.202005448
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