Инновационный метод анализа использует электронную микроскопию и глубокое обучение. Подход выявляет скрытые структурные закономерности для борьбы с устойчивыми инфекциями и биозагрязнением.
Ученые из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН разработали инновационный подход к анализу бактериальных биопленок, говорится на сайте Российской академии наук. Метод позволяет рассматривать их не как отдельные клетки, а как единую систему взаимодействий, а также открывает новые перспективы для создания эффективных антибактериальных материалов.
Биопленки — это сложные сообщества бактерий, формирующиеся на различных поверхностях. Они обладают высокой устойчивостью к антибиотикам и играют ключевую роль в развитии хронических инфекций и биозагрязнении. Традиционные методы анализа, как правило, изучают бактерии по отдельности, что не позволяет оценить их коллективное поведение и структуру.
Предложенный российскими учеными подход основан на представлении биопленки в виде графа — математической модели, где каждая бактерия — это «вершина», а взаимодействия между ними — «ребра». Для построения такой структуры были использованы методы электронной микроскопии и глубокого обучения. Сначала нейросеть Mask R-CNN выделяет отдельные клетки на изображении, а затем модель BINet определяет, взаимодействуют ли они между собой.
Новый метод позволяет выявлять скрытые закономерности в организации биопленок, которые невозможно обнаружить с помощью классических подходов. Например, по структуре графа можно определить стадию развития биопленки и даже тип поверхности, на которой она формируется. Это дает возможность прогнозировать рост бактериальных сообществ и оценивать эффективность антимикробных материалов.
Источник: hi-tech.mail.ru