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    I ricercatori fanno sì che le reti neurali rilevino con successo i danni al DNA causati dalle radiazioni UV

    Schema schematico del funzionamento del sensore SERS in combinazione con la rete neurale per l'analisi del danno al DNA. Credito:TPU

    I ricercatori della Tomsk Polytechnic University, insieme all'Università di Chimica e Tecnologia (Praga), hanno condotto una serie di esperimenti che hanno dimostrato che le reti neurali artificiali possono identificare con precisione i danni al DNA causati dalle radiazioni UV. Nel futuro, questo approccio può essere utilizzato nella moderna diagnostica medica. Un articolo, dedicato a quegli studi, è stato pubblicato in Biosensori e Bioelettronica rivista.

    Secondo gli autori, i modi in cui i raggi UV possono influenzare la struttura del DNA, soprattutto con irradiazione a breve termine, rimangono praticamente non studiati. È anche noto che i raggi UV causano il cancro. Però, è quasi impossibile rilevare piccoli cambiamenti nella struttura del DNA.

    "Nell'articolo "Spettroscopia Raman con superficie migliorata senza etichetta con tecnica di rete neurale artificiale per il riconoscimento del danno al DNA fotoindotto, ' offriamo un'alternativa alle tecniche ben note. Abbiamo usato campioni modello come oligonucleotidi di varie sequenze. Alcuni di loro sono stati irradiati con UV per diversi periodi di tempo. Quindi, abbiamo utilizzato sistemi di sensori altamente sensibili sviluppati dal team di ricerca basati su reticoli in oro plasmon-polariton. Gli oligonucleotidi sono stati immobilizzati sulla superficie del sensore. Successivamente sono stati ibridati con gli oligonucleotidi irradiati. Quindi, i cambiamenti nella struttura del DNA sono stati analizzati utilizzando uno spettrometro Raman, "Pavel Postnikov, Professore Associato della TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences, disse.

    Ha anche notato che gli spettri ottenuti sono stati utilizzati per addestrare reti neurali artificiali. L'analisi e l'interpretazione degli spettri della sequenza oligonucleotidica è un compito piuttosto complesso, soprattutto se è su larga scala ed eseguito con un alto livello di elaborazione statistica.

    "L'utilizzo delle reti neurali ci ha permesso di evitare l'elaborazione numerica di un numero enorme di spettri, e ci ha liberato dall'ottimizzazione delle procedure di misurazione. Oltretutto, le reti neurali rivelano il danno e prevedono efficacemente i cambiamenti nella struttura del DNA causati dalle radiazioni UV. Inoltre, la rete neurale in combinazione con la spettroscopia Raman potenziata dalla superficie può rilevare i cambiamenti con elevata precisione, dove i metodi tradizionali falliscono." spiega Pavel Postnikov.

    I ricercatori ritengono che le reti neurali e la spettroscopia Raman possano essere utilizzate con successo per la diagnostica medica in futuro. Inoltre, questa tecnica può essere ulteriormente migliorata.

    "L'analisi di oggetti biologici con metodi di spettroscopia Raman è ancora estremamente difficile, ma interessante e promettente, problema. A questo proposito, Il danno al DNA causato dalle radiazioni UV è stato per noi un modello estremamente interessante. Questo concetto fornisce la rilevazione di piccoli cambiamenti nella struttura del DNA. Può essere ampliato e migliorato, "Sottolinea Postnikov.

    Specifica inoltre che gli studi sono supportati da una borsa di studio nell'ambito del Programma di miglioramento della competitività del TPU e condotti sotto la supervisione scientifica della Prof.ssa Marina Trusova, la Scuola di Ricerca di Chimica e Scienze Biomediche Applicate.

    La Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences implementa più di dieci diversi progetti sullo sviluppo di materiali ibridi, combinare diverse proprietà. Una di queste aree è lo sviluppo di sistemi di sensori altamente sensibili. I sensori sono una costruzione multistrato:si basano su un sottile, pellicola d'oro ondulata di dimensioni 1x0,5 cm, che viene modificato con sali di diazonio, composti organici speciali.

    A causa degli sviluppi del team di ricerca TPU, il sensore può rilevare sostanze tossiche, metalli pesanti, e alcune malattie e difetti nella struttura del DNA. I vantaggi dei sensori ibridi sono l'ipersensibilità, la velocità di analisi e la capacità di analizzare nel sito di campionamento.


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