Eine intelligente Gesichtsmaske könnte das Coronavirus im Atem anderer Menschen erkennen

Ein Prototyp einer N95-Gesichtsmaske mit einem in das Atemventil eingebauten Sensor scheint in Tests im Frühstadium sehr empfindlich auf Virusproteine ​​zu reagieren

Von Clare Wilson

19. September 2022

Die virenempfindliche Gesichtsmaske während eines Tests

Materie/Wang et al. (CC BY-SA)

Eine Gesichtsmaske mit integriertem Virensensor könnte nach einem 10-minütigen Gespräch mit einer infizierten Person winzige Mengen des Coronavirus erkennen.

Die Maske sendet dann ein Signal an das Smartphone der Person, die die Gesichtsbedeckung trägt, und lässt sie entscheiden, einen Bereich zu verlassen, in dem sich das Coronavirus in der Luft befindet – oder ihre Maske abzunehmen, wenn sie sich sicher fühlt, wenn kein Virus erkannt wird.

Die bisherigen Ergebnisse basieren jedoch auf Arbeiten im Frühstadium. Die Maske wurde noch nicht gegen ganze Viren getestet – nur gegen die Oberflächenproteine ​​des Coronavirus – und die Technologie befindet sich noch in der Entwicklung, sagt Yin Fang von der Tongji-Universität in China.

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Fangs Team hat eine eng anliegende Gesichtsmaske vom Typ N95 entwickelt, die äußere Proteine ​​von drei Viren erkennt: zwei Grippestämme, H5N1 und H1N1, und SARS-CoV-2, das Virus, das Covid-19 verursacht.

Der Sensor im Atemventil der Maske enthält Aptamere, kurze DNA- oder RNA-Stränge, die so gestaltet werden können, dass sie an bestimmte Proteine ​​binden. Aptamere ähneln Antikörpern, die zum Nachweis des Coronavirus-Spike-Proteins in Lateral-Flow-Tests eingesetzt werden, sind jedoch kleiner und stabiler.

Binden die Aptamere an ihre Zielproteine, ändert sich ihre elektrische Ladung und ein in der Maske integrierter Chip sendet ein Signal an ein bestimmtes Smartphone.

Das Team testete die Maske, indem es sie in eine geschlossene Kammer legte und mit winzigen Flüssigkeitstropfen besprühte – ähnlich denen, die beim Husten oder Sprechen einer infizierten Person entstehen –, die das Coronavirus-Spike-Protein oder Oberflächenproteine ​​der beiden Grippeviren enthielten. Nach 10 Minuten konnte das System nur 0,1 Femtogramm (0,0000000000000001 Gramm) Protein pro Milliliter Flüssigkeit erkennen.

Die Maske könnte für Menschen nützlich sein, die sich in Innenräumen mit schlechter Belüftung aufhalten müssen, sagt Fang. „Es ist eine neue Technik, mit der wir Menschen schützen können.“ Das System könnte auch mit Aptameren aktualisiert werden, die verschiedene Krankheitserreger erkennen, sagt er.

Das Team hat noch nicht getestet, wie oft die Maske fälschlicherweise ein Warnsignal ausgibt, wenn sie auf Oberflächenproteine ​​anderer Viren trifft.

Al Edwards von der University of Reading, Großbritannien, sagt, dass die Idee Potenzial hat, aber noch weiterer Tests bedarf. „Es ist wirklich schwierig, Dinge in der realen Welt zum Laufen zu bringen“, sagt er.

Das Prinzip der Verwendung hochempfindlicher Aptamer-basierter Tests könne auch in anderen Bereichen genutzt werden, beispielsweise bei der Platzierung der Sensoren in Beatmungsgeräten oder auf Krankenstationen, sagt er.

Materie DOI: 10.1016/j.matt.2022.08.020

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