合成生物学前沿文献
“Wearable materials seith embeded synthetic biology sensors for biomolecule detection”
文章背景
本篇文献的 Jim Collins 研究团队希望通过将合成生物学无细胞体系嵌入便携可穿戴设备（便携可穿戴设备其实就相当于我们的衣服、口罩等可以随身携带的），以此实现对环境中危险分子（如毒气、病毒这些）的快速检测。
他们团队于2016年便通过体外无细胞冷冻干燥技术（FDCF）【注1 】，将有色或荧光指示蛋白与可检测病原RNA的生物传感器相结合。然后，将它们通过真空冷冻干燥嵌入试纸中，从而将其应用于非实验条件下寨卡病毒（我记得是15年左右在巴西爆发的一种病毒）的检测。
而本次文章的内容可以说是在以新冠病毒为代表的一众高危险生物、化学分子即时检测的迫切需求的推动下，以及无细胞冷冻干燥技术和等温扩增（RPA）【注2】、SHERLOCK（翻译成中文其实就是夏洛克，对，就是夏洛克福尔摩斯的那个夏洛克）【注3】等技术（张峰团队那伙人，就是CRISPR/Cas的那个科学界龙傲天张峰以及现在在我们上海师范大学养老的赵国屏老师和深圳大学王金团队一同合作完善的技术）的进一步完善为基础所开发创建的具有实用价值的可穿戴生物传感器（wFDCF）。
注1： 无细胞冷冻干燥技术（FDCF）： 简单来说就是一种将反应体系都整合在低温下配置冻好，然后在真空环境下让水分升华，达到干燥的目的，以此来增加整个反应体系可以常温下进行保存，然后需要用的时候，通过加水可以使这个反应体系被激活。形象点类似于我们平常吃的那些装在真空包装的食品如：鸭腿、鸡爪、鸭脖（其实就是从那得到的启发）。
注2： 等温扩增（RPA）: 学过高中生物的或是做过生物相关实验的应该都知道PCR这种扩展技术，它需要经过变性、退火、延伸，其需要相当高的温度，这也是为什么平时我们的核酸检测需要在实验室进行，而RPA则利用重组酶、单链结合蛋白和DNA聚合酶便可以在常温下完成PCR的扩增，缺点只是因为相较PCR发现的时间较晚，所以目前商业化成本还是比较高的。
注3 : SHERLOCK: 这项技术就是利用Cas12a（或Cas13a）具有切完它识别的特定的双链DNA（或RNA）后可以乱切任何的单链DNA（或单链RNA）这一个特点，把单链的DNA（或RNA）上连接一个可以发荧光或是其它信号以及掩盖淬灭掉这些信号的基团，只有Cas切断这些单链DNA（或单链RNA）后，信号才能放出，以此来检测是否具有目标核酸。
本篇文章中开发的设备
比色可穿戴生物传感器（可以通过颜色变化来告诉你，你附近有毒）
最基本的原理图，把反应体系通过无细胞冷冻干燥技术（FDCF）装到那个圆形黄色纤维纸，然后三层装，最底下是适宜贴皮肤的材料，中间是装反应纸片的，外面是用来保护反应体系同时收集你碰到的飞溅液体的。（图上面就是他扭一扭、拉一拉以及检测实际功效的效果图）
荧光可穿戴生物传感器
下面那些看得高大上的装置就是荧光可穿戴生物传感器（其实就是原本是把化学反应显现紫色，现在换成物理光纤，通过反应与对应的LED产生的荧光信号（就是图里面蓝色的那层），使光纤得以激发相应信号，然后可以被对应的高科技接受到这些光信号，然后他们还专门开发了APP，使你手机也可以收到信号，如果检测到危险分子，就可以给你发警报了）
这种设备一看就知道老贵了，根本不可能平民化，所以它的应用场景（骗钱对象）主要是给那些在危险环境进行勘探检测的研究人员。所以为了能应有（骗到）广大群众的钱，所以他们就开发下面说的一种设备。
这里他们团队就把之前介绍的 等温扩增（RPA) / SHERLOCK 技术用上了，其实之前荧光可穿戴生物传感器他们之后也把反应体系换成了这个不过主要就是扩充应用场景所以我就不介绍了。毕竟 等温扩增（RPA) （用来扩大你要识别的信号）/ SHERLOCK 技术（用来检测你要识别的信号）的特异性、灵敏度的确是非常高的，这也是为什么核酸检测要比抗原蛋白检测要准确的原因（现在核酸检测就是用PCR扩大目标信号，用荧光探针来检测你要识别的新冠病毒）
【所以你现在就可以发现了等温扩增（RPA) / SHERLOCK 技术这项技术如果能像抗原检测一样普及应用，其实我们就可以自己做核酸了，而本篇文章其实就是这个打算，把这个系统装到我们的口罩里去】
首先，就是我们戴口罩在外面走一圈，呼吸产生的气溶胶你肯定会喷到口罩上，而它口罩上就有一个收集垫（其实看上去就是口罩上的一部分布而已），将你呼吸的以及环境中接触到的都或多或少的可以收集到。
然后，回到家里后，按下b图上你能看到的那个红色的开关吧，那开关里面连接的其实就是个小水袋，水流出来后把你收集垫上的奇奇怪怪的东西（像是细菌啊、你的细胞啊、或者是新冠病毒这种高危分子）溶解，然后带着核酸来到装有（RPA) / SHERLOCK 反应体系的第三个区域（就是a图上面折叠的、灰色部分），激活并反应。
最后，它就有个类似于我们抗原检测的条子（只不过这里是一条带代表你得或遇到新冠了【中奖了】，两条带代表你没得或遇到新冠 [没中奖] ），来告诉你这出去一趟是否邂逅了新冠病毒（只不过这里他们的实验对象是SARS）或是你自己已经中毒了。
结论
总体而言，最后那个口罩的检测装置其实是可以代替核酸检测的，它的灵敏度和特异性都和我们现在的核酸检测是一个标准级别的，而且检测出结果的时间只要半小时左右，具有相当好的推广价值。不过麻，这些都有个不可忽视的小缺点，那就是都是一次性用品，所以你懂得（像荧光可穿戴生物传感器因为肯定是少量应用，所以肯定可以保修），而口罩的这种价格可能就有点离谱，想了解具体价格的可以去看一下这篇文章。
不过现在正常核酸检测的价格已经可以很低了，而且通过混检还可以更低，所以我这次给大家分享这篇文章一个目的是记录一下我汇报过，另一个目的是让看过这篇文章的人可以了解到（口罩其实完全可以用来装天线，不是无稽之谈），目前合成生物学（或者说是生物学）发展到现在，尽管成本还是相当高昂，但在民用（军用）设备上已经开始尝试，所以这篇文章还是很有开创性意义的。
注：以上图片均来自今天介绍的这篇文献，如果有进一步了解意愿可以去阅读原文