生物帮未来将拥有便携式和可穿戴式传感器，以检测周围环境中的病毒和细菌。但是我们还没有。东北大学的科学家们数十年来一直在研究可以将机械能转换为电能或磁能，反之亦然的材料。他们与同事一起在《先进材料》杂志上发表了一篇评论，内容涉及使用这些材料制造功能性生物传感器的最新努力。
东北大学材料工程师成田文雄说：“近年来，关于提高病毒传感器性能的研究进展不大。” “我们的审查旨在帮助年轻的研究人员和研究生了解最新进展，以指导他们未来在提高病毒传感器敏感性方面的工作。”
压电材料将机械转换为电能。可将与特定病毒相互作用的抗体放在结合到压电材料上的电极上。当目标病毒与抗体相互作用时，它会导致质量增加，从而降低流经该材料的电流频率，从而表明其存在。正在研究这种类型的传感器，以检测几种病毒，包括引起宫颈癌的人乳头瘤病毒，HIV，甲型流感，埃博拉病毒和乙型肝炎。
磁致伸缩材料将机械能转换为磁能，反之亦然。已经对这些物质进行了研究，以检测细菌感染，如伤寒和猪瘟，并检测炭疽孢子。探测抗体固定在放置在磁致伸缩材料上的生物传感器芯片上，然后施加磁场。如果靶向抗原与抗体相互作用，它将增加物质的质量，导致磁通量变化，可以使用传感拾波线圈检测到。
成田说，人工智能和仿真研究的发展可以帮助找到更灵敏的压电和磁致伸缩材料来检测病毒和其他病原体。未来的材料可能是无线圈的，无线的和柔软的，从而有可能将它们整合到织物和建筑物中。
科学家们甚至在研究如何使用这些和类似的材料在空中检测SARS-CoV-2(一种导致COVID-19的病毒)。例如，可以将这种传感器集成到地下交通通风系统中，以便实时监控病毒传播。可穿戴式传感器还可以使人们远离含有病毒的环境。
成田说：“科学家们仍需要开发出更有效，更可靠的病毒检测传感器，具有更高的灵敏度和准确性，更小的尺寸和重量以及更实惠的价格，然后才能用于家庭应用或智能服装。” 随着材料科学的进一步发展以及人工智能，机器学习和数据分析方面的进步，这种病毒传感器将成为现实。”
