Новости

29 ноября, 2023 16:22

В России научились искать антибиотики в молоке с помощью ИИ и электричества

Источник: Газета.Ru
Химики из университета ИТМО в Санкт-Петербурге создали технологию, которая автоматически определяет наличие и точную концентрацию антибиотиков в молоке. Статья о результатах исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Разработка основана на электрохимическом анализе — высокочувствительном методе обнаружения веществ в растворах. Также в ней задействованы алгоритмы машинного обучения.
Источник: Дмитрий Григорьев, ITMO.NEWS

Антибиотики широко применяют в сельском хозяйстве для лечения и профилактики болезней животных. Но остатки препаратов могут негативно влиять на здоровье потребителей сельхозпродукции, вызывая аллергию и способствуя появлению устойчивых к лекарствам патогенов. Обычно молоко на содержание медпрепаратов проверяют с помощью тест-полосок, но точность данного способа редко превышает 70%. Кроме того, метод может показать лишь присутствие лишнего вещества, но не его количество.

Инновация ученых ИТМО состоит из трех компонентов: сенсора с электродом, потенциостата (прибора для электрохимических исследований) и программы на основе искусственного интеллекта.

«Сначала мы разместили образец на электродном сенсоре из меди, никеля и углерода — при контакте с молоком эти вещества окисляются. Затем с помощью потенциостата «пустили» напряжение на электрод. Измерить отклик от сенсора с образцом тоже помог потенциостат: при окислении металла снижается его проводимость, и прибор фиксирует это в виде перепадов напряжения тока. Чем меньше в молоке антибиотиков, тем сильнее окисляется металл на электроде: за этот процесс отвечает молочная кислота, продукт жизнедеятельности бактерий. Соответственно, падает и напряжение тока во всей системе», — рассказал «Газете.Ru» аспирант НОЦ Инфохимии ИТМО и один из авторов разработки Вадим Беляев.

Исследователи провели серию лабораторных экспериментов с пятью самыми распространенными антибиотиками: стрептомицином, пенициллином, тетрациклином, цефазолином и цефтиофуром (последний используется только в ветеринарии). Растворы сухого молока с отдельными препаратами и их сочетаниями по-разному взаимодействовали с поверхностью электрода, а их результаты реакций были зафиксированы скачками на вольт-амперных характеристиках. 

Все эти данные ученые собрали в единый набор данных для тренировки алгоритма машинного обучения. Полученный алгоритм анализирует входные сигналы от электрода и потенциостата и автоматически определяет содержание антибиотиков в тестируемых образцах.

В настоящее время ученые дорабатывают систему. В перспективе ее можно будет использовать для анализа состава не только молока, но и других веществ — от кофе и вина до нефтепродуктов.

29 февраля, 2024
Лишайники будут выделять больше парниковых газов при изменении климата
Красноярские ученые впервые обнаружили, что лишайники, растущие на живых деревьях, при повышении в...
29 февраля, 2024
Как смочить полимер: перспективы пучково-плазменных технологий
Исследователи из МФТИ, ОИВТ РАН и ИБХФ им. Н. М. Эмануэля РАН при учас...