Ученые Южного федерального университета (ЮФУ) разработали биогибридный «компьютерный нос» с высокой чувствительностью. Эта система предназначена для использования в системах безопасности и отличается низкой стоимостью и высокой скоростью работы. Результаты исследования опубликованы в «Журнале аналитической химии».
По мнению сотрудников ЮФУ, «компьютерный нос» основан на малоинвазивных имплантатах и нейросетях, и он превышает более чем в миллион раз лучшие аналоги по чувствительности, а «натаскать» его на новое вещество можно в течение получаса.
«Мы создали сверхчувствительную систему, состоящую из животного, в обонятельную луковицу которого вживлена матрица микроэлектродов. Также система включает усилитель биологических сигналов, аналого-цифровой преобразователь и специальное программное обеспечение на основе большого набора нейросетей», – рассказал ведущий научный сотрудник НИТЦ нейротехнологий ЮФУ Петр Косенко.
В качестве «живого сенсора» использовались крысы, которые были введены в медикаментозный сон и помещены в переносной бокс. Здоровью животных ничего не угрожает, и каждая «рабочая смена» длится не более двух часов.
Большинство млекопитающих, таких, как животные с развитым обонянием, способны обнаруживать очень низкие концентрации веществ в воздухе.
Однако использование специально обученных животных в системах безопасности имеет свои ограничения из-за их поведения, физиологического состояния и психологических факторов при взаимодействии с людьми.
Как отметили исследователи, лабораторные исследования показали стопроцентную эффективность новой системы. Разработка находится в стадии испытаний.
Эта разработка является значимым достижением в области интеграции математического и биологического аппарата для создания эффективной системы обнаружения запахов.
Исследование проводится при поддержке Фонда перспективных исследований и является одним из стратегических направлений для ЮФУ в рамках программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030».