Science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Wetenschappers ontwikkelen een op deep learning gebaseerd biosensorplatform om virale deeltjes beter te tellen

Het team ontwierp een GT-biosensor met een drielaagse dunne-filmconfiguratie en biofunctionaliseerde deze om colorimetrische detectie mogelijk te maken bij interactie met doelanalyten. De detectiecapaciteiten werden geverifieerd door het bindingsmechanisme tussen gastheercellen en het virus te simuleren met behulp van speciaal geprepareerde biodeeltjes die SARS-CoV-2 nabootsten – de coronavirusstam die de COVID-19-pandemie veroorzaakte.

Vervolgens trainden de onderzoekers een convolutioneel neuraal netwerk (CNN) met behulp van meer dan duizend optische en scanning-elektronenmicrofoto's van het GT-biosensoroppervlak met verschillende soorten nanodeeltjes. Ze ontdekten dat DeepGT visuele artefacten die verband houden met helderveldmicroscopie kon verfijnen en relevante informatie kon extraheren, zelfs bij virusconcentraties van slechts 138 pg ml –1 .

Bovendien werd het aantal biodeeltjes met een hoge nauwkeurigheid bepaald, gekenmerkt door een gemiddelde absolute fout van 2,37 over 1.596 afbeeldingen, vergeleken met 13,47 voor op regels gebaseerde algoritmen, in minder dan een seconde. Gesterkt door de prestaties van CNN's kan het biosensorsysteem ook de ernst van de infectie aangeven, van asymptomatisch tot ernstig, op basis van de virale lading.

DeepGT biedt dus een efficiënte en nauwkeurige manier om virussen over een breed groottebereik te screenen zonder gehinderd te worden door de minimale diffractielimiet in zichtbaar licht. "Onze aanpak biedt een praktische oplossing voor de snelle detectie en het beheer van opkomende virale bedreigingen en voor de verbetering van de paraatheid op het gebied van de volksgezondheid door mogelijk de totale last van de kosten die verband houden met diagnostiek te verminderen", besluit prof. Song.

Meer informatie: Jiwon Kang et al, DeepGT:op diepgaand leren gebaseerde kwantificering van biodeeltjes van nanogrootte in helderveldmicrofoto's van de Gires-Tournois-biosensor, Nano Today (2023). DOI:10.1016/j.nantod.2023.101968

Journaalinformatie: Nano vandaag

Aangeboden door het Gwangju Instituut voor Wetenschap en Technologie




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Kwam Eiwit, DNA of RNA als eerste?
  2. Waarom zijn sommige wezens banger voor verandering dan andere?
  3. Longhornteek voor het eerst ontdekt in het noorden van Missouri
  4. Waarom likken en kauwen katten kattenkruid? Onderzoekers vinden een antwoord
  5. Nieuwe biobronnen voor plantaardige peptidehormonen met behulp van technologie voor het bewerken van genen
  6. Alles-in-één reparatiekit maakt CRISPR-genbewerking nauwkeuriger
  7. Staan we op een kantelpunt met onkruidbestrijding?
  8. Welke populatiestructuren maximaliseren de evolutionaire fitheid?
  9. Hoe wordt DNA gevisualiseerd met behulp van gelelektroforese?

Wetenschap