Наука и космос Новости 06.03.2023 в 17:42 comment views icon

Принтер, золото и искусственный интеллект. Ученые предлагают новый способ мгновенной идентификации бактерий в жидкостях

author avatar
https://itc.ua/wp-content/uploads/2022/09/Katya-96x96.jpg *** https://itc.ua/wp-content/uploads/2022/09/Katya-96x96.jpg *** https://itc.ua/wp-content/uploads/2022/09/Katya-96x96.jpg

Катерина Даньшина

Автор новостей

Чтобы выявить тип бактерии в крови или воде, нужно выращивать бактериальные культуры в лаборатории в течение нескольких часов или даже дней. Однако новый лазерный метод, который предлагают исследователи из Стэнфордского университета, справляется с идентификацией за несколько секунд.

«Каждая бактерия имеет свой уникальный оптический отпечаток. Это сродни генетическому и протеомному коду, написанному светом», — говорит Дженнифер Дион, доцент кафедры материаловедения, инженерии и радиологии Стэнфордского университета.

Дион — старший автор исследования, опубликованного в журнале Nano Letters, в котором подробно описывается инновационный метод мгновенной и более точной идентификации бактерий в любой жидкости.

Логотип Стенфордського університету, надрукований з мікроскопічних крапель крові
Логотип Стэнфордского университета, напечатанный принтером из микроскопических капель крови

Если посветить лазером на каплю крови, слизи или сточной воды — отраженный свет поможет проверить наличие или тип бактерии (кишечная палочка, стафилококк и т.п.) в образце. Но лазерная идентификация была проблемной из-за того, что другие микроскопические объекты в образце (такие как клетки крови или вирусы) тоже отражают свет, и спектральный отпечаток бактерии фактически теряется среди фонового шума.

Миллилитр крови размером с дождевую каплю может содержать миллиарды клеток, и лишь некоторые из них могут быть бактериями. Команда ученых Стэнфордского университета нашла способ отделить и усилить их свет, соединив технологию с 1980-х годов (струйный принтер) и две передовые технологии 2020-х годов (искусственный интеллект и наночастицы).

Ключевое решение ученых — изолировать жидкость в очень малых образцах — что и делает модифицированный принтер, печатающий тысячи крошечных точек крови с помощью акустических импульсов. Каждая составляет лишь две триллионные доли литра – в миллиард раз меньше дождевой капли.

(a) Краплі крові, надруковані на покритому золотом склі; виявлені бактерії епідермального стафілококу, забарвлені синім кольором. (b) Краплі, надруковані на склі, покритому агаром; показано "життя" клітин під час інкубації.
(a) Капли крови, напечатанные на покрытом золотом предметном стекле; бактерии эпидермального стафилококка окрашены синим цветом. (b) Капли, напечатанные на стекле, покрытом агаром; показана «жизнь» клеток во время инкубации.

Далее исследователи заполняют образцы золотыми наночастицами, которые прикрепляются к бактериям и действуют как антенны, притягивая лазерный свет к ним и усиливая сигнал примерно в 1500 раз. Затем программа на основе ИИ сравнивает несколько спектров капель, чтобы выявить характерные признаки любых бактерий в образцах.

Весь процесс занимает несколько секунд – в то время как традиционные методы выделения бактерий в лабораторных условиях занимают часы или даже дни (например, для культуры туберкулеза понадобится 40 дней).

Курс Python developer від Mate academy.
Python дозволяє розробляти сайти, займатись аналітикою даних, навіть створювати штучні інтелекти. Навчайтесь з нами та отримайте гарантоване працевлаштування.
Отримати знижку на курс

Ученые использовали в исследовании зараженную кровь мышей – но Дион уверяет, что метод будет столь же эффективен при анализе других жидкостей. Его можно адаптировать для обнаружения вирусов.

Анализ крови, который эффективно диагностирует болезнь Альцгеймера — без болезненных пункций и МРТ — новая разработка исследователей США и Европы

Источник: Stanford University

Loading comments...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: