可反應pH值的螢光紡織品應用於智慧服裝具潛力
目前大眾已經比從前更熟悉穿戴式技術，舉例來說，這類產品現在很常在醫院中看到，用於監測心率和ECG（心電圖）；許多人也已持有運動追蹤裝置，像是Fitbits。然而，儘管市場上已存在穿戴式裝置的產品，該領域仍具有很大的技術潛力，研究人員正在不斷探索新的製程與應用。
目前，人們對於pH值（酸鹼值）感測器的穿戴式裝置產品應用關注不多，這種感測器能夠用於監測與皮膚有關的疾病，例如皮膚炎、青春痘以及其他細菌和真菌的感染等。
健康皮膚的pH值由於具有保護層而維持弱酸性，皮膚的保護層可防止皮膚被惡劣環境和侵入性的有機體傷害，表皮保持低pH值也會促進皮膚的重要生理作用，包含抗菌、週期性皮膚分化和脫落等。因此，監測表皮pH值的變化對於皮膚護理和皮膚病學診斷相當重要。
為了更加準確地監測皮膚的pH值，加拿大麥基爾大學的研究人員製造了一種以蛋白質製成的穿戴式紡織品複合材料，該複合材料可以有效檢測pH值變化，方法是透過監測皮膚的汗液以診斷皮膚狀況。
麥吉爾大學的化學工程系助理教授，同時也是研究作者的Noémie-ManuelleDorval Courchesne 表示：「我們需要兩個主要成分來製造這種複合材料：多孔織物和可對pH值產生反應的蛋白質纖維。我們已經透過基因改造製作出這種可反應pH值的纖維，方法是將名為pHuji的基因製造螢光蛋白，與透過大腸桿菌製造，名為curli的蛋白質支架纖維結合。」
curli纖維是大腸桿菌產生的天然生物膜的一部分，它對惡劣環境具有極強的抵抗力。當這種物質被分泌到細菌細胞外時，如果沒有被固定在細胞表面，就會自然聚集，並形成數十至數百微米大小的物質團，這時便可利用過濾將它與細菌分離。她解釋：「為了製造這種複合材料，我們決定將這些纖維狀物質團附著在多孔織物上，使蛋白質纖維將織物的孔隙填滿，以獲取織物中可反應pH值的蛋白質團。」
然後，我們便能將pHuji蛋白與curli纖維結合，以進行pH值的檢測。PHuji在鹼性pH值的狀態會發出螢光，而在酸性下則不會發出螢光，並且可以在一定pH值範圍內量測其螢光強度。因此，研究人員便可以使用pHuji來確定pH值是鹼性還是酸性，或根據其螢光強度監測pH值的變化。
至於織物部分，該團隊從Myant Inc.公司取得了一種亞克力材質的不織布，並將前述的蛋白質纖維與之結合，這種亞克力的孔隙大到細菌能夠透過，但又足夠小，可以捕捉curli纖維物質團。
Dorval Courchesne表示：「最初的概念驗證並沒有花費太長時間，實驗室已有安裝真空過濾裝置，可以使用多孔膜從細菌培養物中分離curli纖維。我們決定採用現有工法來填充紡織品的孔隙以收集curli纖維，而非直接從細菌薄膜中取得。同時，我們也進行著可反應pH值的螢光蛋白纖維的工程設計。當我們獲得它的基因構造，便可進行一些快速測試，以迅速顯示出這種蛋白質纖維確實有對pH值產生反應。之後，又花了一到兩年的時間來優化工法、製造蛋白質紡織複合材料、進行定量分析並評估感測器的表現等等。」
儘管這個工法看起來很複雜，但研究人員表示，可以使用生物反應器來擴大可反應pH值curli纖維的產量，唯一的限制在於真空過濾裝置的大小。她補充：「如果我們使用更大的過濾器，就可以輕鬆地用curli纖維填充大量織物的孔隙。」
更重要的是，這種方法成本不會太高，細菌發酵是相對便宜的工法，並且所使用的複合製造不需要過多的化學處理。如果最終的應用產品允許，該團隊甚至可以根據蛋白質材料所需的純度來刪除過濾過程中的某些步驟。
目前，這項研究只是機能蛋白質與紡織品整合的初步展示，但Dorval Courchesne認為，該團隊可以使用人工蛋白質將更多機能引入紡織品。例如，curli纖維是非常多用途的蛋白質支架，它或許能與其他蛋白彼此結合，以開發一系列可感測各種不同小分子的生物感測紡織品。
接下來，Dorval Courchesne表示：「我們將繼續在智慧紡織品領域進行這項研究。我們正在探索其他感測應用，以及使用生物衍生材料來開發紡織品的其他機能。」
