Ученые научно-исследовательской лаборатории «Бионанотехнологии» Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета разработали автоматический метод идентификации частиц микропластика внутри живых клеток и организмов. Результаты исследований опубликованы в журнале Analytical and Bioanalytical Chemistry.
В мире ежегодно растет объем пластиковых отходов, которые в результате воздействия природных факторов постепенно распадаются на микро- и наноразмерные частицы. Эти частицы обнаруживаются практически повсюду, в том числе в живых организмах.
«Наша задача – выяснить, какие частицы пластика лучше проникают в живой организм, какие хуже, где они локализуются, как отличить один вид пластика в организме от другого», – говорит руководитель проекта РНФ, научный сотрудник НИЛ «Бионанотехнологии» Гульнур Фахруллина.
Разработанный в КФУ метод основывается на изображениях, полученных с помощью микроскопии. Для расшифровки этих изображений ученые используют искусственный интеллект.
«В качестве модельных образцов микропластика нами были использованы пигментированные различными красителями полистироловые частицы, которые инкубировались вместе с клетками. Затем, для явной визуализации частиц в растворе и клетках, мы применили высококонтрастную микроскопию темного поля. Полученные данные были загружены в модель остаточной нейронной сети (ResNet) для ее обучения и тестирования. Нейросетевая модель позволила определить класс частиц с точностью, сопоставимой с методом идентификации по спектральным характеристикам», – рассказала Гульнур Фахруллина.
По словам биолога, разработанный в КФУ подход можно использовать в случае необходимости скрининга микропластика во множестве образцов. Он является высокочувствительным и позволяет значительно сократить время получения данных.
Точность определения пигментированных частиц полистирола с диаметром 1 микрон с помощью методики, созданной в КФУ, составляет 93 процента. Технология, по словам разработчиков, будет улучшаться в процессе совершенствования используемых алгоритмов искусственного интеллекта.