Учёные в Казани создали «оптический паспорт» для быстрой диагностики бактериальных плёнок

Специалисты КФУ и «ЛЭТИ» разработали метод гиперспектрального анализа, позволяющий быстро определять видовой состав биоплёнок без лабораторного посева.

Российские учёные совершили прорыв в диагностике опасных инфекций. Специалисты Казанского федерального университета (КФУ) и СПбГЭТУ «ЛЭТИ» предложили новый метод быстрой и неинвазивной идентификации бактериальных сообществ — биоплёнок. Технология основана на гиперспектральном анализе, который определяет видовой состав патогенов по их уникальному «оптическому отпечатку», сообщает «Наука.рф».

Биоплёнки — это сложные микробные сообщества, защищённые полимерным матриксом. Они образуются на ранах, имплантатах и слизистых, вызывая хронические инфекции, устойчивые к лечению. Особенно сложно диагностировать смешанные консорциумы, где взаимодействие бактерий меняет их свойства и чувствительность к антибиотикам.

Метод использует съёмку в множестве спектральных каналов, создавая детальную спектрограмму. Эксперименты показали, что каждая плёнка имеет индивидуальный спектр, а спектр смешанного сообщества позволяет идентифицировать всех участников.

Для обработки данных учёные применили алгоритмы глубокого машинного обучения, включая свёрточные нейросети, что позволило достичь точности идентификации на уровне 0,96–0,99.

«Механизмы, лежащие в основе видоспецифичности гиперспектрального профиля, пока до конца не ясны», — прокомментировал заведующий кафедрой генетики КФУ Айрат Каюмов.

Технология открывает путь к созданию компактных устройств для экспресс-диагностики. Врач сможет в течение минут получить информацию о составе биоплёнки для назначения точной терапии. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.