创新背景

将合成生物学集成到可穿戴设备中，可以扩大对生理状态、疾病状态、病原体或毒素暴露进行无创监测的机会。然而，合成电路的运行通常需要活的工程细菌的存在，这限制了它们在可穿戴设备上的应用。

2014年，柯林斯团队发现，能够对特定目标分子作出反应的合成基因网络所需的蛋白质和核酸可以嵌入到纸上，他用这种方法创建了埃博拉和寨卡病毒的测试纸。在2017年与张峰实验室的合作中，柯林斯开发了另一种无细胞传感器系统，称为SHERLOCK，该系统基于CRISPR酶，可以高灵敏度地检测核酸。

创新过程

麻省理工学院和哈佛大学的研究团队在 Nature biotechnology 杂志上发表了一篇题为 Wearable materials with embedded synthetic biology sensors for biomolecule detection 的研究论文。该团队设计了一种新型口罩，可以在大约90分钟内诊断出佩戴者是否感染了Covid-19。

研究人员将冷冻干燥的SHERLOCK传感器嵌入到口罩中。与可穿戴式传感器一样，冻干组件被硅酮弹性体包围。在这种情况下，传感器被放置在口罩的内部，因此它们可以检测到戴口罩的人呼吸中的病毒颗粒。

这种口罩还带有一个小储水器，当佩戴者准备进行测试时，只需按一下按钮即可释放，从而使SARS-CoV-2传感器的冻干组件保持水分，该传感器可以分析口罩内部积累的呼吸液滴，并在90分钟内得出结果。
为了保护用户隐私，口罩的传感器可以在准备测试时被佩戴者激活，测试结果只显示在口罩内部。

这种测试方式不仅与高标准、高灵敏度PCR测试一样准确，而且能够与抗原测试一样快。此外，还可以替换为检测其他病原体的传感器，包括流感、埃博拉和寨卡病毒等。

创新关键点

研究团队将冷冻干燥的SHERLOCK无细胞传感器嵌入到口罩中，设计了一种可穿戴式的病毒检测口罩，大约90分钟内诊断出佩戴者是否感染了病毒。