Издательство Nature опубликовало статью ученых Томского государственного университета о новом подходе для анализа проб биологических жидкостей в криминалистике. Проведение такого вида экспертиз часто осложняется малым количеством материала и влиянием подложки – предмета, на котором обнаружена биологическая жидкость. Ученые ТГУ разработали новый подход с использованием метода рамановской спектроскопии, позволяющий быстро и достоверно определять наличие и идентифицировать следы биологической жидкости на подложке. Описание нового подхода изложено в журнале Scientific Reports (Q1), входящем в число лучших междисциплинарных журналов мира.
– Биоматериал (кровь, слюна и прочее), который может дать дополнительную информацию при сборе доказательств, зачастую находится на сложных объектах, как дерево, металл, напольная плитка, ткань, и в малых количествах, что затрудняет их обнаружение, – объясняет заведующий лабораторией лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Юрий Кистенёв. – Наряду с этим образцы могут быть устаревшими, что тоже усложняет их экспертизу. Есть методы, которые позволяют решать подобные задачи, но в большинстве своем они работают, когда известно, что именно и где искать, например, кровь на дереве. Если априорных данных о виде жидкости и подложки нет, то идентифицировать биоматериал сложно.
Ученые ТГУ решили опробовать в качестве инструмента для поиска биологических жидкостей метод рамановской спектроскопии. Зная спектр комбинационного рассеяния, который соответствует какому-либо из видов биоматериала, можно прицельно выделять его из любых многокомпонентных проб. Чтобы автоматически выявлять требуемые компоненты, была написана компьютерная программа на основе оригинального алгоритма. После этого проведены экспериментальные исследования с использованием образцов крови пяти анонимных доноров. Все образцы наносили на одну из подложек: алюминиевую ленту, белую хлопчатобумажную ткань, белую полиэфирную ткань, синюю полиэфирную ткань и джинсовую ткань, оставив их для высыхания на ночь.
Новый алгоритм позволил с высокой точностью выделять искомые компоненты. Значимым достоинством этого метода является его способность обнаруживать биоматериалы, даже если они присутствуют в самом малом объеме, достаточно всего нескольких пикограммов или фемтолитров. В ходе исследований было проведено сравнение нового подхода с методом, ранее созданным японскими коллегами также в интересах криминалистов. Оказалось, что японский подход хорошо работает на одних биологических материалов и не эффективен при анализе других, например, крови.
– Метод рамановской спектроскопии имеет высокую чувствительность к химическому составу и структуре образца, – говорит Юрий Кистенёв. – Его можно использовать для обнаружения в пробах самых разных соединений, например, спиртов, наркотиков, отравляющих веществ. Вместе с тем разработанный нами алгоритм анализа спектров комбинационного рассеяния может быть использован в медицине в диагностических целях. Стоит отметить, что метод рамановской спектроскопии является неразрушающим, соответственно, после экспертизы образцы не будут утрачены, они останутся в сохранном состоянии.
Для справки: Оптические методы анализа биоматериалов все чаще применяются в самых разных областях, в частности, открывают большие возможности для быстрой диагностики заболеваний. Так, ученые ТГУ в рамках проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ, используют инструменты и технологии ИИ для создания новых методов неинвазивной диагностики вирусных и бактериальных респираторных инфекций, которые сократят время анализа с нескольких дней до нескольких минут.