Musikalsk sensor viser, at dårlig medicin spiller falsk tone

Hvad hvis en enkelt node kunne betyde forskellen mellem liv og død?

En ny sensor baseret på en 3, 000 år gammelt afrikansk musikinstrument kan bruges til at identificere stoffer, herunder et giftigt kemikalie, som nogle gange ved en fejl er tilsat medicin. Mbira-sensoren, som kan fremstilles af hyldevarer eller kasserede materialer, kunne tilbyde farmaceuter og forbrugere i udviklingslandene billig beskyttelse mod forfalskede og forfalskede lægemidler.

Verdenssundhedsorganisationen vurderer, at 10 procent af al medicin i lav- og mellemindkomstlande er forfalskede. Eksisterende teknologier til at identificere forfalskede lægemidler er både dyre og kræver ekspertteknikere, ingen af ​​dem er let tilgængelige i store dele af udviklingslandene.

Enheden, bygget af en ingeniør ved University of California, Riverside, og beskrevet i et papir offentliggjort i dag i ACS Omega , kan nøjagtigt måle densiteten af ​​enhver væske. At sammenligne densiteten af ​​en mistænkelig flydende medicin med densiteten af ​​det kendte produkt kan afsløre, om de to lægemidler har de samme ingredienser eller ej.

Forskningen var inspireret af den observation, at lydfrekvenser skabt af et musikinstrument er bestemt af instrumentets fysiske egenskaber. For eksempel, tonehøjden på en guitarstreng er en funktion af længden og spændingen af ​​strengen.

"Kan vi tilføje en prøve til et musikinstrument, måle den resulterende ændring i instrumentets noter, og bruge denne ændring til at bestemme information om prøven og dens egenskaber?" spurgte William Grover, en assisterende professor i bioingeniør ved UCR's Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering.

At finde ud af, Grover og hans team ændrede en mbira, eller kalimba, et musikinstrument med oprindelse i Afrika lavet af graduerede metalstifter fastgjort til en klangbund. Tænderne spiller forskellige musikalske noter, når de plukkes med fingeren. Ved at udskifte metalstifterne med en længde bøjet metalrør og injicere den med en væske, Grover sammenlignede frekvensen af ​​de musikalske toner lavet af det fyldte og tomme rør for at måle væskens tæthed. Tom, røret spillede en skarp tone; når den er fyldt med vand, den spillede en Fis.

Med affaldstræ og rør fandt han i sin garage, Grover byggede en ny enhed fra bunden. Eksperimenter viste, at det optimale mbira-sensorrør havde tynde vægge og en længde på ikke mindre end 50 millimeter. Hans elever brugte enheden til at måle tætheden af ​​alt fra lokalt flodvand til bøffelmælk i Indien, men de slog sig hurtigt fast på at opdage farlige lægemidler som den ideelle første applikation til deres sensor.

Et utroskab, som nogle gange findes i forfalskede medicin mod forkølelse, er diethylenglycol, en gift, der ser ud, smager, og lugter af glycerol, en sirup, der indeholder de aktive ingredienser i mange forkølelses- og influenzamedicin. Siden 1985, en dødelig masseforgiftning forårsaget af medicin indeholdende diethylenglycol er sket et sted i verden i gennemsnit hvert andet år, med et samlet dødstal i hundredvis. En billig sensor, der kan bruges af både eksperter og forbrugere, ville redde liv.

Forskerne bekræftede først, at deres mbira-sensor kunne kende forskel på harmløs glycerol og dødelig diethylenglycol. Efter at have fyldt sensoren med hvert stof, optagelse af sine musikalske noder ved hjælp af en smartphone, og uploade optagelserne til et analysewebsted, de oprettede (mbira.groverlab.org), de fandt ud af, at glycerol og diethylenglycol laver noter, hvis frekvenser afviger med 10 hertz.

Dette er en for lille forskel til at mærke efter øret, men det er let genkendeligt af webstedets software. Det viser, at nogen, der bruger mbira-sensoren og en smartphone, nemt kunne skelne mellem disse to stoffer.

Forskerne testede derefter seks forskellige partier af en populær forkølelses- og influenzalægemiddel købt fra forskellige apoteker i Riverside -området. Alle prøverne noterede den samme musiknote, når de blev indlæst i sensoren. Dette tyder på, at medicinprøverne var identiske og autentiske, og at enhver prøve af stoffet, der danner en anden musiktone, skal være kemisk forskellig fra det autentiske lægemiddel og kan være forfalsket eller forfalsket.

Sensoren kan hjælpe lægemiddelvirksomheder eller sammensatte farmaceuter i udviklingslandene med at kontrollere flasker glycerol, der kunne have været forkert mærket, utilsigtet eller ej, af producenten eller distributøren. Det kan også hjælpe forbrugere med at opdage forfalskede lægemidler ved at sammenligne tætheden af ​​en mistænkt prøve med en kendt god prøve af det samme stof.

Måling af tæthed som en musikalsk note giver også den overraskende mulighed for at skrive frekvensen ved hjælp af node, der let kan fortolkes af alle, der kan læse noder, med lidt eller ingen videnskabelig uddannelse. Af denne grund, forfatterne inkluderede musikalske notationsversioner af tæthedsmålingerne i papiret.