Биочип с искусственным интеллектом всего за 20 минут по одной капле крови обнаруживает маркеры любого заболевания
Ученые из Наньянского технологического университета в Сингапуре представили биочип, который в сочетании с искусственным интеллектом обнаруживает тысячи различных микроРНК, регулирующих гены, всего из капли крови с революционной скоростью и точностью более 99%. Их уровень в крови напрямую связан с развитием таких заболеваний, как рак, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания, поэтому они считаются важными биомаркерами для ранней диагностики. Фактически создан прототип устройства, способного выявить все заболевания в организме за 20 минут с помощью всего лишь одной капли крови.
Проблема в том, что микроРНК чрезвычайно сложно обнаружить. Они присутствуют в организме в очень небольших количествах, а их структуры часто похожи друг на друга, поэтому стандартные методы не всегда точно их распознают.
Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали специальную нанофотонную структуру – наноповерхности. Эти миниатюрные образования, в сотни раз меньшие толщины человеческого волоса, по структуре напоминают «пещеру» со светоотражающими стенками. Они действуют как световые ловушки, усиливая сигналы флуоресценции, которые возникают, когда микроРНК связывается с зондами, позволяя обнаруживать даже отдельные молекулы.
На основе этой технологии был создан биосенсорный чип, совмещенный с моделью компьютерного зрения Mask R-CNN. Алгоритм автоматически анализирует микроскопические изображения, распознает сигналы и различает типы микроРНК.
Созданный учеными прототип состоит из цветной камеры, считывающей изображения с нанофотонного чипа, и мобильного приложения для анализа микроРНК на основе искусственного интеллекта. Достаточно нанести каплю крови на чип, и устройство фиксирует тысячи сигналов в одном изображении, которые тут же обрабатываются искусственным интеллектом. Это позволяет одновременно обнаруживать несколько биомаркеров.
По сравнению с методом полимеразной цепной реакции, который является «золотым стандартом» распознавания микроРНК, новая технология работает намного быстрее. Анализ занимает около 20 минут вместо нескольких часов и не требует сложной подготовки проб.
В ходе испытаний платформа обнаружила три микроРНК (миР-191, миР-25 и миР-130а), связанные с раком легких, продемонстрировав точность более 99% даже при чрезвычайно низких концентрациях. В будущем ученые планируют расширить применение этой технологии от диагностики заболеваний до ее использования в фармацевтических исследованиях.
Все важное из мира технологий прямо на ваш почтовый ящик.
Подписываясь, вы принимаете наши Условия и Политику конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки одним щелчком мыши в любое время.
