Als we authentiek konden onderscheiden van nagemaakte of vervalste drugs en voedsel door er gewoon naar te kijken, we kunnen elk jaar geld en levens redden, vooral in de derde wereld, waar het probleem het grootst is. Helaas, de technologieën die kunnen detecteren waaruit een monster is gemaakt, zijn duur, energie intensief, en grotendeels niet beschikbaar in regio's waar ze het meest nodig zijn.

Dit kan veranderen met een eenvoudige nieuwe techniek ontwikkeld door ingenieurs van de Universiteit van Californië, Riverside die nepdrugs kan detecteren uit een video die is gemaakt terwijl het monster een storing ondergaat.

Als je ooit online fototools hebt gebruikt, je hebt waarschijnlijk gezien hoe deze tools beeldanalyse-algoritmen gebruiken om je foto's te categoriseren. Door de verschillende mensen op uw foto's te onderscheiden, deze algoritmen maken het gemakkelijk om alle foto's van je dochter of je vader te vinden. Nutsvoorzieningen, in het journaal ACS Centrale Wetenschap , onderzoekers melden dat ze deze algoritmen hebben gebruikt om een ​​heel ander probleem op te lossen:het identificeren van nepmedicijnen en andere potentieel gevaarlijke producten.

genaamd "chronoprinten, "De technologie vereist slechts een paar relatief goedkope apparaten en gratis software om zuiver en inferieur voedsel en medicijnen nauwkeurig te onderscheiden.

De Wereldgezondheidsorganisatie zegt dat ongeveer 10 procent van alle medicijnen in lage- en middeninkomenslanden namaak is, en voedselfraude is een wereldwijd probleem dat consumenten en de industrie miljarden dollars per jaar kost. Frauduleus voedsel en drugs verspillen geld en brengen de gezondheid en het leven van hun consumenten in gevaar. Maar het opsporen van vervalsingen en fraude vereist dure apparatuur en hoogopgeleide experts.

Willem Grover, een assistent-professor bio-engineering aan het Marlan en Rosemary Bourns College of Engineering van UC Riverside, en Brittney McKenzie, een doctoraalstudent in Grover's lab, vroeg zich af of het mogelijk zou zijn om authentieke en vervalste drugs en voedsel te onderscheiden door te observeren hoe ze zich gedragen wanneer ze worden gestoord door temperatuurveranderingen of andere oorzaken. Twee stoffen met identieke samenstelling moeten op dezelfde manier reageren op een verstoring, en als twee stoffen identiek lijken maar verschillend reageren, hun samenstelling moet anders zijn, redeneerden ze.

McKenzie ontwierp een reeks experimenten om dit idee te testen. Ze laadde monsters van pure olijfolie, een van 's werelds meest vervalste voedingsmiddelen, en hoestsiroop, die in ontwikkelingslanden vaak wordt verwaterd of nagemaakt, in kleine kanaaltjes op een microfluïdische chip, en snel gekoeld in vloeibare stikstof. Een USB-microscoopcamera filmde de monsters die reageerden op de temperatuurverandering.

McKenzie en Grover schreven software die de video converteert naar een bitmapafbeelding. Omdat de afbeelding liet zien hoe het monster in de loop van de tijd veranderde, de onderzoekers noemden het een 'chronoprint'.

Het team gebruikte vervolgens algoritmen voor beeldanalyse om verschillende chronoprints van dezelfde stof te vergelijken. Ze ontdekten dat elke zuivere stof een betrouwbare chronoprint had over meerdere tests.

Volgende, ze herhaalden het experiment met monsters olijfolie die waren verdund met andere oliën en hoestsiroop verdund met water. De vervalste monsters produceerden chronoprints die anders waren dan de zuivere monsters. Het verschil was zo groot, zo duidelijk, en zo consistent concludeerden de onderzoekers dat chronoprints en algoritmen voor beeldanalyse op betrouwbare wijze sommige soorten voedsel- en drugsfraude kunnen detecteren.

"De significante visuele verschillen tussen de monsters waren zowel onverwacht als opwindend, en omdat ze consistent waren, wisten we dat dit een nuttige manier zou kunnen zijn om een ​​breed scala aan monsters te identificeren, ' zei McKenzie.

Grover zei dat hun techniek een krachtige nieuwe verbinding creëert tussen scheikunde en informatica.

"Door een chemisch monster in feite om te zetten in een afbeelding, we kunnen profiteren van alle verschillende algoritmen voor beeldanalyse die computerwetenschappers hebben ontwikkeld, ' zei hij. 'En naarmate die algoritmen beter worden, ons vermogen om een ​​monster chemisch te identificeren zou beter moeten worden, te."

De onderzoekers gebruikten vloeistoffen in hun experimenten, maar merk op dat de methode ook kan worden gebruikt op vaste stoffen opgelost in water, en andere soorten overlast, zoals warmte of een centrifuge, kan worden gebruikt voor stoffen die niet goed reageren op bevriezing. De techniek is gemakkelijk te leren, waardoor hoogopgeleide experts overbodig zijn. Voor chronoprinten is apparatuur en software van hobbykwaliteit vereist die gratis kunnen worden gedownload van de Grover's lab-website, waardoor het goed binnen het bereik van overheidsinstanties en laboratoria met beperkte middelen komt.

De krant, "Chronoprints:voorbeelden identificeren door te visualiseren hoe ze veranderen in ruimte en tijd, " door Brittney A. McKenzie, Jessica Robles-Najar, Eric Duong, Philip Brisk, en William H. Grover, is gepubliceerd in ACS Centrale Wetenschap .