美國麻省理工學院(MIT)的一個跨學科研究小組打造出一種新型的活性傳感器，其方式是結合水凝膠(由高達95%的水組成)的特殊性質與基因改造的活細胞，使其富有彈性與生物兼容性，并可在遇到某種化學物質發(fā)光。
研究人員從細胞注入的水凝膠中制造出不同的穿戴式傳感器，包括帶有指套的橡膠手套在觸摸經化學污染的表面后發(fā)出光澤，以及一種貼在人體皮膚上的繃帶，在按壓到化學物質后會發(fā)亮。
這項研究發(fā)表在美國國家科學院(National Academy of Sciences；NAS)最近一期的院刊上，文中展示了這種新材料有潛力能感測在環(huán)境中與人體中的化學物質。
根據MIT機械工程副教授Xuanhe Zhao的說法，這種混合的“活性材料”適用于感測各種不同的化學物質和污染物，應用范圍從犯罪現場調查和法醫(yī)科學到污染監(jiān)測和醫(yī)療診斷等。雖然水凝膠能有效地將活細胞限制在潮濕和營養(yǎng)豐富的環(huán)境中，但它也夠堅韌且具有生物兼容性，足以與其他軟性橡膠材料共同設計，從而打造出多功能的生物化學傳感器。
在過去，科學家只能在仔細控制的環(huán)境中以培養(yǎng)皿保存活細胞，因而難以利用活細胞在合成材料中的熒旋旋旋旋旋旋光性質。在這項研究中，研究人員先采用3D印刷和微成型技術，制造出水凝膠層和圖案化的窄信道。
接著，研究人員融合水凝膠至一層彈性氣孔，使氧氣得以進入，并將大腸桿菌細胞注入通道中，使其在與某些化學物質(可讓水凝膠通過)接觸時發(fā)出熒光。將水凝膠/彈性混合材料浸泡在營養(yǎng)液中，使得整個水凝膠中注滿營養(yǎng)成份，則可維持細菌細胞存活和活躍數天。
由混合彈性體/水凝膠復合物制成的手套指套與繃帶，填充對不同化學物質起反應的細胞，當偵測病原體時即發(fā)出光澤
這種混合材料可嵌入窄通道，可設計成對各種生物化學物質發(fā)生反應(可將每一種化學物質設計成都有相應發(fā)光的細菌)，而打造出可穿戴的貼片或具有感測尖端的手套。“活性貼片”在感測到各自的化學敏感物質即以發(fā)亮作回應。
該研究小組還開發(fā)出一個理論模型，協助指導其他研究人員設計類似的活性材料和設備。Zhao預計，這種手套或橡膠鞋底內襯化學感測水凝膠或繃帶，即可用于檢測感染或疾病跡象。
