Новини Наука та космос 06.03.2023 о 17:42 comment views icon

Принтер, золото та штучний інтелект. Вчені пропонують новий спосіб миттєвої ідентифікації бактерій в рідинах

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

Авторка новин

Наразі, щоб виявити тип бактерії в крові чи воді, потрібно вирощувати бактеріальні культури в лабораторіях протягом кількох годин чи навіть днів. Однак новий лазерний метод, який пропонують дослідники зі Стенфордського університету, справляється з ідентифікацією за кілька секунд.

«Кожна бактерія має свій унікальний оптичний відбиток. Це схоже на генетичний і протеомний код, написаний світлом», — каже Дженніфер Діон, доцент кафедри матеріалознавства, інженерії та радіології Стенфордського університету.

Діон — старша авторка дослідження, опублікованого в журналі Nano Letters, в якому докладно описується інноваційний метод миттєвої та точнішої ідентифікації бактерій у будь-якій рідині.

Логотип Стенфордського університету, надрукований з мікроскопічних крапель крові
Логотип Стенфордського університету, надрукований принтером з мікроскопічних крапель крові

Якщо посвітити лазером на краплю крові, слизу чи стічної води — світло, яке відбивається, допоможе дізнатися про наявність чи тип бактерії (кишкова паличка, стафілокок тощо) у зразку. Але лазерна ідентифікація була проблемною через  те, що інші мікроскопічні об’єкти у зразку (такі як клітини крові або віруси) також відбивають світло, і тоді спектральний відбиток бактерії фактично губиться серед фонового шуму.

Мілілітр крові розміром із дощову краплю може містити мільярди клітин, і лише деякі з них можуть бути бактеріями. Команда вчених Стенфордського університету знайшла спосіб відокремити та посилити це світло, поєднавши технологію з 1980-х років (струменевий принтер) і дві передові технології 2020 рр. (штучний інтелект та наночастинки). 

Ключове рішення вчених — ізолювати рідину в надзвичайно малих зразках — що й робить модифікований принтер, який друкує тисячі крихітних крапочок крові за допомогою акустичних імпульсів.  Кожна становить лише дві трильйонні частки літра – у мільярд разів менше, ніж дощова крапля. 

(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) Краплі крові, надруковані на покритому золотом предметному склі; бактерії епідермального стафілококу забарвлені синім кольором. (b) Краплі, надруковані на склі, покритому агаром; показано «життя» клітин під час інкубації.

Далі дослідники заповнюють зразки золотими наночастинками, які прикріплюються до бактерій і діють як антени, притягуючи лазерне світло до них і посилюючи сигнал приблизно в 1500 разів. Згодом програма на основі ШІ порівнює кілька спектрів крапель, щоб виявити характерні ознаки будь-яких бактерій у зразках.

Весь процес займає кілька секунд тоді як традиційні методи виділення бактерій в лабораторних умовах займають години чи навіть дні (наприклад, для культури туберкульозу знадобиться аж 40 днів). 

Онлайн курс UI/UX Design Pro від Hillel IT School.
Навчіться проєктувати інтерфейси з урахуванням поведінки користувачів, розв'язувати їх проблеми через Customer Journey Mapping, створювати дизайн-системи і проводити дослідження юзабіліті, включаючи проєктування мобільних додатків для Android та iOS і розробку UX/UI на основі даних!
Дізнатися більше

Вчені використовували у дослідженні заражену кров мишей — але Діон запевняє, що метод буде настільки ж ефективним при аналізі інших рідин. Його також можна адаптувати для виявлення вірусів.

Аналіз крові, що може ефективно діагностувати хворобу Альцгеймера — без болючих пункцій та МРТ — нова розробка дослідників США та Європи

Джерело: Stanford University


Loading comments...

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам: