未来可以携带便携式和可穿戴传感器来检测周围环境中的病毒和细菌。但我们还没有到那里。几十年来，东北大学的科学家们一直在研究可以将机械能转化为电能或磁能，反之亦然的材料。他们与同事一起在《先进材料》杂志上发表了一篇关于使用这些材料制造功能性生物传感器的最新努力的评论。

“近年来，提高病毒传感器性能的研究进展不大，”东北大学材料工程师 Fumio Narita 说。“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，以指导他们未来提高病毒传感器灵敏度的工作。”

压电材料将机械能转化为电能。与特定病毒相互作用的抗体可以放置在结合在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，从而降低流经材料的电流频率，表明其存在。这种类型的传感器正在研究用于检测多种病毒，包括导致宫颈癌的人乳头瘤病毒、艾滋病毒、甲型流感、埃博拉病毒和乙型肝炎病毒。

磁致伸缩材料将机械能转化为磁能，反之亦然。这些已被研究用于检测细菌感染，如伤寒和猪瘟，以及检测炭疽孢子。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。如果目标抗原与抗体相互作用，它会增加材料的质量，导致磁通量变化，可以使用传感拾音线圈检测到。

成田说，人工智能和模拟研究的发展可以帮助找到更灵敏的压电和磁致伸缩材料，用于检测病毒和其他病原体。未来的材料可能是无线圈、无线和柔软的，从而有可能将它们融入织物和建筑物中。

科学家们甚至正在研究如何使用这些材料和类似材料来检测空气中的 SARS-CoV-2，即导致 的病毒。例如，这种传感器可以集成到地下交通通风系统中，以实时监控病毒传播。可穿戴传感器还可以引导人们远离含有病毒的环境。

“科学家们仍然需要开发出更有效、更可靠的病毒检测传感器，具有更高的灵敏度和准确度、更小的尺寸和重量以及更实惠的价格，然后才能将它们用于家庭应用或智能服装，”成田说。“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技术进步，这种病毒传感器将成为现实。”