Глибинна нанометрія (DNM) – це проривна технологія, що поєднує оптичне виявлення та штучний інтелект для ідентифікації рідкісних наночастинок, таких як позаклітинні везикули (EV).
Виявлення EV є ключовим для діагностики захворювань, зокрема раку, що робить DNM перспективним інструментом у медицині. Окрім цього, методика може застосовуватися в розробці вакцин та екологічних дослідженнях. Вона дозволяє швидко і точно виявляти наночастинки без необхідності тривалих процедур збагачення зразків.
Група вчених під керівництвом Юічіро Івамото з Токійського університету розробила DNM, використовуючи поєднання оптичних технологій та алгоритмів шумозаглушення на основі штучного інтелекту. Завдяки некерованому глибокому навчанню технологія виявляє навіть найслабші сигнали від частинок. Вже зараз метод продемонстрував потенціал у виявленні ранніх ознак раку товстої кишки через аналіз EV.
Позаклітинні везикули – це мікроскопічні частинки, які відіграють важливу роль у клітинній комунікації та ранньому виявленні хвороб. Однак через їхню малу кількість традиційні методи ідентифікації потребують складних і дорогих процедур. Використання DNM дозволяє виявляти EV швидше та з вищою точністю, відкриваючи шлях до масового скринінгу захворювань.
Основу методу становить оптофлюїдний апарат, у якому наночастинки проходять через сфокусований лазерний промінь, випромінюючи фотони. Спеціальний фільтр усуває шум, а фотоелектронний помножувач реєструє сигнали частинок. Це дозволяє дослідникам ідентифікувати частинки розміром від 30 нанометрів та аналізувати понад 100 000 частинок на секунду.
За словами Івамото:
Висока ефективність досягається завдяки ШІ, який аналізує характеристики сигналів та допомагає фільтрувати “шум”, подібно до того, як штиль на морі полегшує пошук невеликого човна. Це дозволяє виявляти навіть слабкі сигнали, які зазвичай залишаються непоміченими.
Окрім медицини, DNM має потенціал у таких сферах, як моніторинг навколишнього середовища та розробка вакцин. Штучний інтелект також може бути використаний для обробки електричних сигналів, що відкриває нові можливості у технологіях зв’язку та електроніці.
Особистою мотивацією Івамото для розробки цієї технології стала боротьба з раком, що забрав життя його матері. Як він зазначає:
DNM – це не просто інновація, а крок до нової ери медичної діагностики та нанотехнологій.