Медицина
Технології
Медицина
Технології

Інфрачервона спектроскопія відрізнила тваринну кров від людської

Вченим вдалося розробити портативний пристрій, здатний відрізнити кров людини від тварини за допомогою інфрачервоного спектра з перетвореннями Фур’є. Пристрій працює з точністю 99,6 відсотків — стовідсоткової точності завадив досягти єнот, кров якого алгоритми віднесли до людської. Однак під час контрольного тесту з кров’ю лося, оленя і тхора, пристрій справився із завданням, повідомляють вчені у статті, опублікованій у журналі Communications Chemistry.

letsemgo / flickr

letsemgo / flickr

Хіба так складно відрізнити походження крові?

Протокол дослідження крові включає попередні і підтверджувальні тести. Попередні тести засновані на реакціях між компонентами крові та конкретним реагентом і допомагають звузити поле пошуку. Однак є й інші рідини і речовини, які можуть позитивно відреагувати на ці тести, а отже дати помилковий результат. Тому додатково використовують ще й підтверджувальні тести, які також використовують реакції між компонентами крові та реагентами, але більш специфічні для ідентифікації крові. Найбільш поширеними є мікрокристалічні тести, які засновані на реакції з гемоглобіном і особливо чутливі до крові людини і вищих приматів. Однак інші види тварин (наприклад, тхори) можуть давати хибнопозитивні результати деяких тестів через склад гемоглобіну, аналогічний людському.

Інфрачервоні спектри зразків крові / Communications Chemistry, 2020

Інфрачервоні спектри зразків крові / Communications Chemistry, 2020

Що пропонують вчені?

У цьому методі використовується інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур'є(ATR FT-IR) з ослабленим повним відображенням, яка пов'язана з методом раман—спектроскопії. В основі раман—спектроскопії лежить здатність молекул до непружнього (раманівського) розсіювання монохроматичного світла. Зразки висвітлюють лазерним променем, а молекули коливаються у відповідь, унікальним чином розсіюючи світло. Аналізуючи це розсіяне світло, можна визначити, які контрольні хімічні речовини присутні в зразку — так вчені розробили модель бінарної класифікації PLSDA, за допомогою якої можна прогнозувати приналежність крові людині або тварині. Інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур'є працює схожим чином, однак для тестів не потрібно буде використовувати лабораторні раманівські спектрометри. Цей метод вже використовують у криміналістиці для дослідження слідів рідини в організмі, в тому числі крові

Вчені використовували цю технологію для аналізу 15 зразків сухої крові людини, а також 89 зразків крові тварин: кішки, собаки, кролика, коня, корови, свині, опосума і єнота. Три інших види (олень, лось і тхір) використовувалися для зовнішньої контрольної перевірки. Пул видів був обраний для охоплення тварин, які є звичайними домашніми тваринами, споживаються людьми або можуть бути причетні до злочинів проти дикої природи або нещасних випадків з наїздом і втечею. Спектроскопія використовувалася для збору спектрів зразків крові різних видів, а для розрізнення крові людини від крові тварин використовували метод контрольованого моделювання PLSDA. Для вибору найбільш інформативних змінних (спектральних областей) використали генетичний алгоритм.

Кого розрізняє пристрій?

Коли дані були проаналізовані за допомогою програмного забезпечення, яке було навчено розпізнавати сигнатури людської крові, вчені змогли з 99.6 відсотковою точністю розрізняти зразки. Всього 49 з 50 спектрів крові людини були правильно класифіковані — один спектр, який був помилково класифікований в класі людей, належав єноту. Але коли прогнози були зроблені на рівні донорів та з контрольною групою, всі зразки тварин були передбачені правильно. Метод пройшов зовнішню валідацію з використанням зразків крові від нових донорів тварин, використаних в навчальному наборі даних, а потім з використанням нових видів, які не використовувалися для побудови моделі. Обидві перевірки показали відмінні результати, які демонструють потенціал розробленого підходу до неруйнівного, швидкого і статистично достовірного розрізнення крові людей і тварин для судово-медичних цілей.

І хоча поки установка не визначає, від якого виду тварини отримали зразок, вчені зараз працюють з Системою криміналістичної лабораторії поліції штату Нью-Йорк, щоб впровадити цю технологію в портативний пристрій, який можна було б використовувати в кримінальних розслідуваннях.