Американские ученые разработали технологию, которая позволяет детектировать присутствие бактерий в жидкостях (в крови, в сточной воде и т. д.), а также определять их родовую принадлежность. Технология основана на использовании струйного принтера, ИИ и наночастиц. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.
Возможность определять бактерий в жидкостях очень важна, так как с помощью этого можно диагностировать инфекции, отслеживать изменения в окружающей среде и так далее. Такие технологии также полезны в пищевой и фармакологической промышленности. Однако традиционно для определения бактерий в жидкостях делают посевы, а на это может уходить от нескольких часов до нескольких дней. Для культивации туберкулезной палочки, например, может потребоваться до 40 дней. Поэтому необходимы тесты, которые смогут определять бактерий в жидкостях за более короткое время.
Американские ученые разработали новый тест, позволяющий определять бактерий в жидкостях, и объединили в нем три технологии — струйный принтер, ИИ и наночастицы. Ранее было известно, что при просвечивании бактериальных клеток лазером отраженный свет может послужить «отпечатком», по которому можно судить даже о роде бактерии. Однако проблема состояла в использовании биологических образцов. Например, в капле крови, помимо бактериальных клеток, есть еще и кровяные, поэтому нужно усилить сигнал собственно от бактерий и снизить уровень шума. Для этого ученые использовали модифицированный струйный принтер, чтобы он мог разбивать биологические образцы на мелкие капли, напечатанные на бумаге. Эти капли по объему составляют две триллионные литра, и они в миллиард раз меньше обычной дождевой капли. Такой размер позволяет удостовериться, что в каждой капле содержится около одной клетки. Помимо этого, ученые вносили в образец золотые наностержни, которые способны прикрепляться к поверхности бактериальных клеток. Это позволяет в 1500 раз усилить сигнал от них. Наконец, ученые использовали машинное обучение, чтобы сравнивать получаемые сигналы и идентифицировать бактерий. Полученное устройство может не просто детектировать бактерий, но и различать их по родам, отделяя кишечную палочку от стафилококка или сальмонеллы.
При разработке данной технологии в качестве образцов использовали кровь, но ученые считают, что анализировать можно и другие жидкости. Кроме того, определять можно присутствие не только бактериальных клеток, но и, например, вирусных частиц. В настоящее время исследователи изучают вопрос выведения своей технологии на рынок.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
