Возможно недорогое и быстрое тестирование лекарств от устойчивых инфекций
Совмещение машинного обучения и динамической лазерной спекл-визуализации для отслеживания движения бактерий позволяет быстро и точно определить устойчивость к антибиотикам и минимальную дозировку лекарства, необходимую для подавления роста бактерий. Предоставлено: Керен Чжоу, штат Пенсильвания.

Быстрый и простой метод проверки эффективности антибактериальных препаратов в отношении инфекционных микробов был разработан и утвержден группой исследователей из Пенсильванского университета.

Инфекция, устойчивая к противомикробным препаратам, является одной из основных угроз для здоровья человека во всем мире, вызывая 2,5 миллиона инфекций и 35 000 смертей ежегодно, с потенциалом вырасти до 10 миллионов смертей ежегодно к 2050 году без усовершенствованных методов выявления и лечения.

Было разработано несколько методов быстрого тестирования, но они не соответствуют надежности технологии золотого стандарта, которая требует от 18 до 24 часов для получения надежных результатов. Во многих случаях пациенты нуждаются в лечении антибиотиками в кризисной ситуации, что побуждает клиницистов прописывать антибиотики широкого спектра действия, которые на самом деле могут привести к большей лекарственной устойчивости или неприемлемым побочным эффектам.

«По сравнению с другими методами обнаружения, наш метод не требует сложных систем и измерительных установок», — говорит Аида Эбрахими, доцент электротехники и старший автор статьи, недавно опубликованной в журнале ACS Sensors. «Его простота и низкая стоимость являются одними из преимуществ, а сочетание нашей технологии с машинным обучением делает точность нашего метода сопоставимой с методом золотого стандарта и намного лучше, чем другие быстрые методы».

Команда протестировала свой метод на трех штаммах бактерий, включая устойчивый, чтобы доказать его эффективность в лаборатории. После дальнейшей разработки и проверки с более широким спектром патогенов и антибиотиков их метод может позволить врачам своевременно назначать минимальную дозировку необходимого лекарства, называемую минимальной ингибирующей концентрацией (МИК).

Феномен, который не учитывается другими тестами, заключается в том, что бактерии сначала могут казаться мертвыми, но затем могут оживать и размножаться через много часов. Технология команды, дополненная машинным обучением, может предсказать, возродятся ли бактерии или действительно умрут, что очень важно для точного определения значения MIC.

Их метод называется динамической лазерной визуализацией спеклов.

«Основными преимуществами нашего метода являются скорость и простота», — пояснил Живэнь Лю, профессор электротехники и второй автор-корреспондент. Вы направляете лазерный луч на образец и получаете все эти светорассеивающие точки. Затем мы можем захватить эти изображения и подвергнуть их анализу машинного обучения. Мы делаем серию изображений с течением времени, что является динамической частью. Если бактерии живы, вы получите какое-то движение, например, небольшую вибрацию или небольшое движение. Вы можете быстро получить надежные прогнозные результаты, например, в течение одного часа «

В дополнение к немедленной пользе, предоставляемой пациенту, более низкая концентрация лекарств, попадающих в систему водоснабжения, приводит к меньшему загрязнению окружающей среды, — говорит он.

«Одним из захватывающих аспектов этого исследования является его междисциплинарный характер. Как инженер-электрик, мне очень интересно работать над проектированием и разработкой оптической диагностической системы, а также проводить микробиологические анализы», — сказал Керен Чжоу. со-ведущий первый автор статьи и докторант по электротехнике.

Его соавтор, докторант Чэнь Чжоу, добавил: «Мы планируем и дальше развивать нашу технику до недорогой и портативной платформы, что будет особенно полезно в условиях ограниченных ресурсов».

В этой работе исследователи также сотрудничали с Ясной Ковач, доцентом кафедры пищевых продуктов, чтобы подтвердить свои выводы с помощью методов микробиологии золотого стандарта./p>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *