哈佛大學Wyss生物啟發工程研究所和麻省理工學院（MIT）科學家們，成功將生物合成感測器嵌入織物，開發出穿戴式生物感測裝置，還可以程式編寫以檢測病原體和毒素，並透過手機app提醒佩戴者。
感測器可應用於口罩上 90分鐘內提供檢測結果
研究團隊已將該技術應用於標準口罩，以檢測患者呼吸中是否有新冠病毒存在。
「基本上就是將整個診斷實驗室縮小到一個小型生物合成感測器上，可搭配任何口罩使用，並結合PCR測試的精準度與抗原測試的速度和低成本，」研究第一作者、Wyss研究所科學家阮彼得（Peter Nguyen）博士說，「除了口罩，我們的可編程生物感測器還可以整合到其他的服裝上，隨時檢測病毒、細菌、毒素和化學製劑等危險物質。」
該技術的核心是將細胞用於讀取DNA並產生RNA和蛋白質的分子機制提取和冷凍乾燥起來。這些生物元素可長時間保持穩定，加水就能啟動活性。
此生物感測器可加上合成遺傳迴路，偵測到目標分子時便能發出訊號。
「這項技術可以應用在研究危險材料或病原體的實驗室外套、醫生和護理師的手術服，或者可能暴露於危險病原體或毒素（如神經毒氣）的急救人員和軍事人員制服。」另一位共同作者、Wyss研究所科學家東雅（ Nina Donghia）說。
疫情爆發後 科學家將研究重心從穿戴裝置移至口罩
研究人員最初將這項技術整合在診斷2015年茲卡病毒的工具上。他們將生物感測器編程成可檢測病原體衍生RNA，並與有色或熒光指示蛋白結合，最後嵌入遺傳迴路於試紙，開發出低成本、準確、便攜的診斷工具。
接著科學團隊想利用這個技術開發穿戴裝置。
「過去已經有研究團隊開發出可感測生物分子的穿戴裝置，但這些技術都需要將活細胞放入可穿戴設備，使用者就像戴著一個小水族箱一樣。萬一水族箱損壞，其中的生物可能會洩漏到穿戴者身上。」阮博士說。
他和同事開始研究他們的技術是否可以解決這個問題，並在100多種不同的織物上中進行測試。
這個新冠病毒生物感測器是「穿戴式冷凍乾燥無細胞（wFDCF）技術」團隊三年來的工作成果。該技術以Wyss資深科學家、麻省理工學院醫學工程與科學教授柯林斯（Jim Collins）博士的研究為基礎。
去年COVID-19來襲，科學團隊的工作重心便從一般的可穿戴設備轉向口罩。從2020年5月開始，整個研究計畫在隔離或嚴格的社交距離之下完成。
口罩上「穿戴式冷凍乾燥無細胞（wFDCF）技術」運作原理
最終產品由三種不同的冷凍生物反應組成，只需按一下按鈕，即可釋出水份來依序啟動這些反應。
第一個反應是切開新冠病毒的膜以暴露其RNA。第二個反應是一個擴大步驟，從病毒RNA生成大量的雙鏈棘突基因副本。最後一個反應使用以CRISPR為基礎的SHERLOCK技術來檢測棘突基因片段，並將探針分子切成兩個較小的片段，然後透過側向流檢測條顯示檢測結果。
是否能進行最後一個步驟，視穿戴者呼吸之中是否帶有新冠病毒而定。若感測到新冠病毒，wFDCF系統會切斷分子鍵，改變顯示區中的線條數量，就像驗孕棒的讀取方式。
現在該團隊正積極尋找有興趣幫助大規模生產口罩診斷工具，以及檢測其他生物和環境危害的製造合作夥伴。