Химики создали простую систему диагностики клещевого энцефалита

Электрохимический интерфейс гидрогеля © nauka.tass.ru

Химики создали прибор, с помощью которого можно быстро находить следы вируса энцефалита в клеще или в крови пациента. Прибор работает за счет того, что частицы вируса меняют его электрические характеристики. Статью с описанием работы опубликовал научный журнал ACS Applied Bio Materials, кратко об этом пишет пресс-служба Университета ИТМО.

«Сейчас довольно трудно быстро определить заражение. Для этого нужно аккуратно вытащить клеща и отвезти его в сохранности в больницу на анализ. Это неудобно и не всегда возможно. Наша разработка позволит быстро и достаточно точно детектировать вирус клещевого энцефалита даже в домашних условиях», — рассказал один из разработчиков прибора, химик из Университета ИТМО Артемий Иванов.

Клещевой вирусный энцефалит — это одно из наиболее распространенных заболеваний, его передают иксодовые клещи (Ixodidae). Оно поражает центральную нервную систему и зачастую приводит к инвалидности или даже смерти пациента.

Как правило, вирус проникает в организм человека вместе со слюной зараженного клеща в первые минуты после укуса. По оценкам эпидемиологов, каждый год в России энцефалитом заражются примерно две тысячи людей.

Универсальная система диагностики вирусов

Иванов и его коллеги, среди которых был и нобелевский лауреат Константин Новоселов, упростили диагностику этой болезни. Они разработали специальную поверхность, которая состоит из гидрогеля и сплава галлия и индия. Их электрические свойства нелинейным образом меняются при контакте с различными молекулами и структурами, в том числе с частицами вируса клещевого энцефалита.

Российские ученые предположили, что события такого рода можно зафиксировать, обрабатывая с помощью системы машинного обучения данные, поступающие из прибора. Эта система может отличать сигналы, которые порождают вирусные частицы, от любых других событий. Руководствуясь этой идеей, ученые записали сигналы, которые при контакте с вирусом и антителами к нему вырабатывали гидрогель и сплав из галлия и индия, после чего использовали эти данные для обучения нейросети.

Последующие опыты показали, что нейросеть успешно справилась с этой задачей, корректно определяя следы присутствия вируса или антител к нему с вероятностью в от 55 до 93% в зависимости от уровня помех. По словам ученых, этого вполне достаточно для экспресс-диагностики энцефалита в условиях, когда у пациента нет доступа к врачам и к специализированному оборудованию.

Как пишут химики, в перспективе этот метод можно использовать не только для обнаружения частиц вируса клещевого энцефалита, но того, чтобы найти следы более широкого круга патогенных организмов и вирусов, в том числе SARS-CoV-2. Системы их диагностики можно будет встроить в смартфоны и устройства, похожие по принципам работы на глюкометры.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.