Deep Nanometry poate detecta nanoparticule rare cu mare viteză şi precizie, folosind inteligenţa artificială pentru a filtra zgomotul de fond. Această descoperire ar putea transforma diagnosticarea bolilor, dezvoltarea vaccinurilor şi monitorizarea mediului.
Deep Nanometry (DNM) este o tehnică inovatoare care combină detecţia optică de mare viteză cu reducerea zgomotului prin intermediul inteligenţei artificiale AI, permiţând cercetătorilor să găsească nanoparticule rare precum veziculele extracelulare (EV).
Întrucât EV joacă un rol în detectarea bolilor, DNM ar putea revoluţiona diagnosticarea precoce a cancerului.
Aplicaţiile sale se extind dincolo de asistenţa medicală, oferind progrese promiţătoare în cercetarea vaccinurilor şi în ştiinţa mediului.
O descoperire în detectarea nanoparticulelor
Cercetătorii de la Universitatea din Tokyo au dezvoltat Deep Nanometry, o tehnică de ultimă oră care combină tehnologia optică avansată cu un algoritm de eliminare a zgomotului bazat pe AI. Această abordare, bazată pe învăţarea profundă nesupravegheată, permite detectarea rapidă şi foarte precisă a nanoparticulelor din probele medicale.
Prin identificarea chiar şi a unor cantităţi infime de particule rare, Deep Nanometry şi-a demonstrat potenţialul de detectare a veziculelor extracelulare - mici markeri biologici care pot semnala semne timpurii ale cancerului de colon.
Cercetătorii speră că această descoperire se va extinde la alte aplicaţii medicale şi industriale.
Vezicule extracelulare: Indicii minuscule pentru boli grave
Corpul nostru este plin de particule microscopice chiar mai mici decât celulele, inclusiv veziculele extracelulare (EV). Aceste particule minuscule joacă un rol cheie în detectarea precoce a bolilor şi în administrarea medicamentelor. Cu toate acestea, deoarece EV sunt atât de rare, identificarea lor printre milioane de alte particule a necesitat în mod tradiţional procese costisitoare şi consumatoare de timp.
Pentru a depăşi această provocare, Yuichiro Iwamoto, cercetător postdoctoral la Centrul de Cercetare pentru Ştiinţă şi Tehnologie Avansată, şi echipa sa au dezvoltat o modalitate mai rapidă şi mai fiabilă de detectare a EV - aducându-ne cu un pas mai aproape de diagnosticarea mai eficientă şi mai accesibilă a bolilor.
Provocarea detectării particulelor rare
„Tehnicile convenţionale de măsurare au adesea un randament limitat, ceea ce face dificilă detectarea fiabilă a particulelor rare într-un interval scurt de timp”, a declarat Iwamoto într-un comunicat.
„Pentru a aborda această problemă, am dezvoltat Deep Nanometry (DNM), un nou dispozitiv de detectare a nanoparticulelor şi o metodă de reducere a zgomotului prin învăţare profundă nesupravegheată pentru a-i spori sensibilitatea, ceea ce permite un randament ridicat, făcând posibilă detectarea particulelor rare, cum ar fi EV-urile”, a precizat cercetătorul japonez.
În centrul DNM se află capacitatea sa de a detecta particule cu dimensiuni de până la 30 de nanometri (miliardimi de metru), putând detecta în acelaşi timp mai mult de 100.000 de particule pe secundă.
Cu instrumentele convenţionale de detecţie de mare viteză, semnalele puternice sunt detectate, dar semnalele slabe pot fi omise, în timp ce DNM este capabil să le detecteze. Acest lucru ar putea fi comparabil cu căutarea unei mici ambarcaţiuni pe un ocean turbulent în mijlocul valurilor care se sparg - devine mult mai uşor dacă valurile se risipesc, lăsând un ocean calm pentru a căuta ambarcaţiunea. Componenta de inteligenţă artificială (AI) ajută în această privinţă, învăţând caracteristicile „valurilor" şi contribuind astfel la filtrarea comportamentului acestora.
Aplicaţii în medicină
Această tehnologie poate fi extinsă la o gamă largă de diagnostice clinice care se bazează pe detectarea particulelor şi are potenţial şi în domenii precum dezvoltarea vaccinurilor şi monitorizarea mediului.
„Nu este doar un progres ştiinţific, ci şi un omagiu adus regretatei mele mame, care m-a inspirat să cercetez detectarea precoce a cancerului. Visul nostru este să facem diagnosticele care salvează vieţi mai rapide şi mai accesibile pentru toată lumea”, a mai spus Iwamoto.
Reuşita sa a fost publicată recent în revista ştiinţifică Nature Communications.
