美 MIT와 하버드 대학의 과학자들은 약 90분 이내에 착용자의 코로나-19 감염을 감지할 수 있는 안면 마스크를 개발했다. 마스크에는 다른 바이러스도 감지하도록 수정할 수 있는 작은 일회용 센서가 내장되어 있다. 이 센서는 실험실 가운과 같은 의복에 부착시켜 의료 종사자의 세균 노출을 감지 할 수도 있는 것으로 알려졌다. 이 센서는 연구팀이 이전에 에볼라 및 지카와 같은 바이러스에 대한 진단에 사용하기 위해 개발한 동결 건조 세포 기계를 기반으로 하고 있는데 새로운 연구에서 센서가 안면 마스크뿐만 아니라 실험실 가운과 같은 의복에도 응용 될 수 있으며 잠재적으로 다양한 병원체에 대한 의료 종사자의 노출을 모니터링 하는 새로운 방법을 제공 할 수 있는 가능성을 보여주고 있다. 안면 마스크 센서는 착용자가 테스트를 수행 할 준비가 되었을 때 활성화 할 수 있도록 설계되었으며 결과는 사용자 개인 정보 보호를 위해 마스크 내부에만 표시된다. 2014년 MIT의 의료 공학 및 과학 연구소(IMES) 교수인 James Collins는 특정 표적 분자에 반응하는 합성 유전자 네트워크를 만드는데 필요한 단백질과 핵산이 종이에 삽입될 수 있음을 발견하고 이 접근 방식을 사용하여 에볼라 및 지카 바이러스에 대한 페이퍼 진단키트를 만들었는데 새로운 웨어러블 센서와 진단용 안면 마스크는 이를 발전시킨 것이다. Collins는 2017년 CRISPR 효소를 기반으로 하며 핵산을 매우 민감하게 감지 할 수 있는 Sherlock이라는 또 다른 무세포 센서 시스템을 개발했다. 이러한 무세포 회로 구성 요소는 동결 건조되어 수개월 동안 안정적으로 유지되며 물에 의해 활성화되면 RNA 또는 DNA 서열뿐만 아니라 다른 유형의 분자가 될 수 있는 표적 분자와 상호 작용하여 색상 변화와 같은 신호를 생성 한다. 최근 Collins는 의료 종사자나 병원체에 노출될 가능성이 있는 사람들을 위한 실험용 코트를 만드는 것을 목표로 이러한 센서를 직물에 적용하는 연구를 시작했다. 우선 면과 폴리에스터에서 양모와 실크에 이르기까지 수백 가지 유형의 직물을 대상으로 실험한 결과 이러한 종류의 센서와 호환되는 것을 발견하고 의류에 적용할 수 있는 조합을 확인했는데 최고의 제품은 폴리에스터와 기타 합성 섬유의 조합이라는 것을 발견했다. 웨어러블 센서를 만들기 위해서는 동결 건조된 구성 요소를 이 합성 섬유에 삽입하여 실리콘 엘라스토머 링으로 둘러싸고 있는데 이는 샘플이 센서에서 증발하거나 확산되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 실용화를 위해 약 30개의 센서가 내장된 재킷을 만들어 감염된 환자에 대한 노출을 모방한 바이러스 입자를 포함하는 작은 액체 스플래시로 실험한 결과 동결 건조된 세포 성분을 수화시키고 센서를 활성화 시키는 결과를 알아내고 센서는 육안으로 볼 수 있는 색상 변화, 휴대용 분광기로 읽을 수 있는 형광 또는 발광 신호를 포함하여 다양한 유형의 신호를 생성하도록 설계했다. 2020년 웨어러블 센서에 대한 연구를 마무리하는 단계에서 Covid-19가 전 세계로 확산되기 시작하자 신속하게 기술을 사용하여SARS-CoV-2 바이러스에 대한 진단키트를 만들기로 결정하고 진단용 안면 마스크를 생산하기 위해 동결 건조된 Sherlock 센서를 종이 마스크에 내장했다. 웨어러블 센서와 마찬가지로 동결 건조된 부품은 실리콘 엘라스토머로 둘러싸여 있기 때문에 마스크를 착용 한 사람의 호흡에서 바이러스 입자를 감지 할 수 있게 된 것이다. 이 연구에서 개발된 프로토 타입은 마스크 내부에 사용자의 상태를 감지하는 센서와 의류 외부에 배치 된 센서를 통해 환경으로부터의 노출을 감지할 수 있다. 또한 인플루엔자, 에볼라, 지카를 포함한 다른 병원체 또는 유기 인산 신경 작용제를 감지하기 위해 개발한 센서를 다른 센서로 교체 할 수 도 있다. 연구소는 이 기술에 대한 특허를 신청하고 센서를 더 다양하게 개발하기 위해 다른 회사와 협력하는 방안을 적극 추진하고 있다. 안면 마스크는 이 프로젝트의 첫 번째 응용 프로그램으로 향후 광범위한 합성 생물학 센서를 동결 건조하여 바이러스 또는 박테리아 핵산은 물론 신경 독소를 포함한 독성 화학 물질을 감지 할 수 있는 의료용 및 군사용 차세대 웨어러블 바이오 센서를 구현할 수 있을 것으로 예상된다.