21. September 2022, 17:13 Uhr | Lesezeit: 4 Minuten
Chinesische Forscher haben jetzt den Prototypen einer Maske vorgestellt, die bestimmte Viren in der Umgebungsluft des Trägers identifizieren und ihn warnen kann. FITBOOK erklärt, um welche Erreger es sich handelt und wie die Maske funktioniert.
Gesichtsmasken wurden weltweit zu einem wichtigen Eindämmungsmittel während der Coronapandemie. Indem sie dafür sorgen, dass der Träger nicht so viele Aerosole einatmet, können sie das Risiko einer Infektion reduzieren. Eventuell können sie bald aber sogar noch mehr leisten. So stellten Forscher aus China jetzt eine neue Entwicklung vor, die es Masken ermöglicht, bestimmte Viren zu erkennen und vor ihnen zu warnen. Bei den Viren, die so identifiziert werden können, handelt es sich um die Atemwegserreger Corona sowie Vogel- und Schweinegrippe.
Übersicht
Masken sollen noch besseren Schutz bieten
Viren, die zu Grippe oder Covid führen, verbreiten sich durch kleine Tröpfchen und Aerosole in der Luft, die infizierte Personen beim Sprechen, Husten oder Niesen freisetzen. Vor diesen virushaltigen Molekülen sollen Masken zukünftig noch besser als bisher schützen können. Das behaupten Wissenschaftler aus Shanghai: „Frühere Forschungen haben gezeigt, dass das Tragen von Gesichtsmasken das Risiko der Ausbreitung und Ansteckung mit der Krankheit verringern kann. Deshalb wollten wir eine Maske entwickeln, die das Vorhandensein von Viren in der Luft erkennen und den Träger warnen kann“, erklärte Yin Fang von der Tongji-Universität in Shanghai und korrespondierender Autor der Studie in einer Pressemitteilung die Hintergründe des Forschungsprojekts.1
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Wie funktioniert die Viren erkennende Maske?
Das Forschungsteam entwarf bioelektronische Module, die in Gesichtsmasken integriert werden können. Sie leiten die in der Luft befindlichen Aerosole durch ein Ventil zu einem Sensor, der mit Aptameren ausgestattet ist. Aptamere sind eine Art synthetische Moleküle, die einzigartige Proteine von Krankheitserregern wie Antikörper identifizieren können. Der Masken-Prototyp wurde mit drei Arten von Aptameren ausgestattet, die gleichzeitig Oberflächenproteine von SARS-CoV-2, H5N1 und H1N1 erkennen können. Sie können also Corona und zwei Influenza-Virustypen, die Vogelgrippe bzw. Schweinegrippe verursachen, identifizieren.
Darüber hinaus sind an den bioelektronischen Masken ionengesteuerte Transistoren angeschlossen. Sobald die Aptamere an die Zielproteine in der Luft, die den Maskenträger umgibt, binden, verstärkt dieser Transistor das Signal und alarmiert den Nutzer der neuartigen Maske über ein verbundenes Telefon. Die Technologie ist so hochempfindlich, dass die Maske selbst Spuren von Krankheitserregern in der Luft innerhalb von zehn Minuten erkennen kann.
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Wie schnitt die bioelektrische Maske im Test ab?
Das Forschungsteam testete die Viren erkennende Maske in einer geschlossenen Kammer, indem sie das virale Oberflächenprotein mit Spuren von Flüssigkeiten und Aerosolen auf die Maske sprühten. Es zeigte sich, dass der in der Maske integrierte Sensor bereits bei 0,3 Mikroliter Flüssigkeit mit viralen Proteinen reagierte. Das ist etwa 70- bis 560-mal weniger als die Flüssigkeitsmenge, die beim Niesen entsteht und ebenfalls viel weniger als beim Husten oder Sprechen in die Luft gelangt.2
Nutzen im Alltag
„Unsere Maske würde sehr gut in schlecht belüfteten Räumen funktionieren, z. B. in Aufzügen oder geschlossenen Räumen, wo das Risiko einer Ansteckung hoch ist“, erklärte Fang mögliche Anwendungsgebiete für die neue Art von Maske, die Viren erkennen kann. Sie sei zudem leicht zu modifizieren und anzupassen, für den Fall, dass in Zukunft ein neues Atemwegsvirus auftauche. Dann ist sie auch zum Erkennen des neuen Erregers geeignet.
Auch jetzt arbeitet das Team aus Shanghai daran, die Maske weiter zu optimieren. Das Ziel: die Empfindlichkeit des Sensors erhöhen und die Zeit bis zum Erkennen und Warnen von Viren zu verkürzen – auf unter zehn Minuten.
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Quellen
- 1. Cell Press. Facemask can detect viral exposure from a 10-minute conversation with an infected person. ScienceDaily (aufgerufen am 21.9.2022)
- 2. Wang, B., Yang, D., Fang, Y. et al. (2022). Wearable bioelectronic masks for wireless detection of respiratory infectious diseases by gaseous media. Matter.
