O metodă de detectare a virusurilor în timp real ne-ar putea ajuta să combatem următoarea pandemie
Potrivit unei echipe de cercetători conduse de Penn State University, SUA, o metodă de detectare a virusurilor extrem de precisă și sensibilă, care folosește spectroscopie Raman, un dispozitiv portabil de captare a virusurilor și învățarea automată ar putea permite detectarea și identificarea acestora în timp real pentru a ajuta în lupta împotriva viitoarelor pandemii.
„Această metodă de detectare a virusurilor nu are etichete și nu vizează niciun virus specific, permițându-ne astfel să identificăm potențiale noi tulpini de virusuri”, a declarat Shengxi Huang, profesor asistent de inginerie electrică și inginerie biomedicală.
Huang este și coautor al unui studiu despre această realizare, apărut pe 2 iunie în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Noua metodă de detectare a virusurilor combină mai multe tehnologii
„Este potrivit pentru un screening rapid în spații publice aglomerate. În plus, caracteristicile bogate Raman împreună cu analiza învățării automate permit o înțelegere mai profundă a structurilor virusului”, spune ea.
Spectroscopia Raman detectează vibrații unice în molecule prin captarea schimbărilor atunci când un fascicul de lumină laser induce aceste vibrații. Un instrument cunoscut sub numele de dispozitiv microfluidic va fi folosit pentru a capta virusurile între nanotuburi de carbon, scrie Medical Xpress.
Dispozitivele microfluidice folosesc cantități foarte mici de fluide corporale pe un microcip pentru efectuarea de teste medicale și de laborator. Un astfel de dispozitiv ar putea folosi culturi de virus, salivă, spălări nazale sau chiar aer expirat, dar și probe colectate la fața locului în timpul unui focar.
Pădurile de nanotuburi de carbon filtrează orice substanță străină sau molecule de fundal din gazdă sau din aerul înconjurător, care ar putea face mai dificilă obținerea unei citiri precise.
„Faptul că folosim nanotuburi de carbon pentru a îmbunătăți probele a fost foarte util, deoarece astfel eliminăm alte zgomote biologice pe care nu dorim să le avem atunci când căutăm un virus”, a spus Mauricio Terrones, coautor al studiului.
Învățarea automată ne va ajuta să identifică virusurile
Odată ce probele sunt capturate și microscopul Raman le examinează, atunci intră în joc aspectul învățării automate. Cercetătorii au adunat spectrele Raman a trei categorii diferite de virusuri: virusuri respiratorii umane, virusuri aviare și enterovirusuri. Aceste date sunt apoi folosite pentru a antrena un model de învățare automată, o rețea neuronală convoluțională, care identifică virusurile.
„După ce este antrenat modelul de învățare automată, acesta poate recunoaște automat un tip virus necunoscut până atunci. Acest lucru include, cum ar fi în cazul gripei, recunoașterea tipului virusului, dacă este gripă A sau gripă B, iar modelul poate recunoaște chiar și subtipuri de viruși, cum ar fi H1N1 sau H3N2”, a spus Sharon Huang, profesor asociat de științe și tehnologie a informației și autor corespondent al lucrării.
Următorii pași ai echipei de studiu vor include colectarea mai multor spectre Raman ale diferitelor virusuri umane și animale pentru a crește baza de date. Acest lucru ar permite o instruire mai extinsă a modelelor de învățare automată și ar spori generalizarea și capacitatea acestora de a detecta noi tulpini. În plus, vor lucra pentru a îmbunătățirea dispozitivului pentru a permite intensități mai bune ale semnalului și niveluri mai scăzute de biozgomot.
O cale de atac pentru viitoare pandemii
„În timp ce folosirea învățării automate pentru procesarea semnalului Raman nu este nouă în sine”, a spus Elodie Ghedin, coautor al studiului.
„Ceea ce face ca această abordare să fie nouă este combinația dintre un dispozitiv portabil de captare a virusurilor, colectarea de spectre Raman din virusurile capturate pe acest dispozitiv și clasificarea rapidă și precisă a acestora folosind un model de învățare automată. Această detectare a virusurilor în timp real este deosebit de oportună pentru abordarea focarelor actuale și viitoare”, a concluzionat ea.
Vă recomandăm să citiți și:
Cele mai sănătoase băuturi care îți întăresc oasele în timp ce îmbătrânești
Ce este „triunghiul periculos al feței”? Există acesta cu adevărat?
Laptele de cocos, o băutură miraculoasă? Iată care sunt beneficiile
Un studiu dezvăluie gândurile oamenilor afectați de catatonie