Gennemsigtig gennem mad og stofforfalskninger og bedragerier

Hvis vi kunne fortælle autentisk fra forfalskede eller forfalskede stoffer og fødevarer bare ved at se på dem, vi kunne spare penge og liv hvert år, især i udviklingslandene, hvor problemet er værst. Desværre, de teknologier, der kan registrere, hvad en prøve er lavet af, er dyre, energikrævende, og stort set ikke tilgængelige i regioner, hvor de er mest nødvendige.

Dette kan ændre sig med en simpel ny teknik udviklet af ingeniører fra University of California, Riverside, der kan opdage falske stoffer fra en video taget, da prøven undergår en forstyrrelse.

Hvis du nogensinde har brugt online fotoværktøjer, du har sikkert set, hvordan disse værktøjer bruger billedanalyse -algoritmer til at kategorisere dine fotos. Ved at skelne mellem de forskellige mennesker på dine fotos, disse algoritmer gør det let at finde alle billederne af din datter eller din far. Nu, i journalen ACS Central Science , forskere rapporterer, at de har brugt disse algoritmer til at løse et helt andet problem:at identificere falske lægemidler og andre potentielt farlige produkter.

Kaldes "kronoprinting, "Teknologien kræver kun et par relativt billige udstyr og gratis software for nøjagtigt at skelne mellem ren og dårligere mad og medicin.

Verdenssundhedsorganisationen siger, at omkring 10 procent af alle lægemidler i lav- og mellemindkomstlande er forfalskede, og madbedrageri er et globalt problem, der koster forbrugere og industri milliarder af dollars om året. Bedragerisk mad og medicin spilder penge og bringer deres forbrugeres sundhed og liv i fare. Men at opdage forfalskninger og svig kræver dyrt udstyr og højtuddannede eksperter.

William Grover, en adjunkt i bioingeniør i UC Riversides Marlan og Rosemary Bourns College of Engineering, og Brittney McKenzie, en doktorand i Grovers laboratorium, spekulerede på, om det ville være muligt at skelne autentisk fra forfalskede lægemidler og mad ved at observere, hvordan de opfører sig, når de forstyrres af temperaturændringer eller andre årsager. To stoffer med identiske sammensætninger bør reagere på samme måde ved en forstyrrelse, og hvis to stoffer ser identiske ud, men reagerer forskelligt, deres sammensætning skal være anderledes, begrundede de.

McKenzie designet et sæt eksperimenter for at teste denne idé. Hun fyldte prøver af ren olivenolie, en af ​​verdens mest forfalskede fødevarer, og hostesirup, som ofte fortyndes eller forfalskes i udviklingslandene, i små kanaler på en mikrofluidisk chip, og afkølet det hurtigt i flydende nitrogen. Et USB -mikroskopkamera filmede prøverne, der reagerede på temperaturændringen.

McKenzie og Grover skrev software, der konverterer videoen til et bitmapbillede. Fordi billedet viste, hvordan prøven ændrede sig over tid, forskerne kaldte det en "kronoprint".

Holdet brugte derefter billedanalysealgoritmer til at sammenligne forskellige kronoprinter fra det samme stof. De fandt ud af, at hvert rent stof havde en pålidelig kronoprint over flere test.

Næste, de gentog forsøget med prøver af olivenolie, der var blevet fortyndet med andre olier og hostesirup fortyndet med vand. De forfalskede prøver producerede kronoprinter, der var forskellige fra de rene prøver. Forskellen var så stor, så indlysende, og så konsekvent konkluderede forskerne, at kronoprint og billedanalysealgoritmer pålideligt kan opdage nogle former for mad- og narkotikasvindel.

"De betydelige visuelle forskelle mellem prøverne var både uventede og spændende, og da de var konsekvente, vidste vi, at dette kunne være en nyttig måde at identificere en lang række prøver, "Sagde McKenzie.

Grover sagde, at deres teknik skaber en kraftfuld ny forbindelse mellem kemi og datalogi.

"Ved dybest set at konvertere en kemisk prøve til et billede, vi kan drage fordel af alle de forskellige billedanalysealgoritmer, som computerforskere har udviklet, "sagde han." Og efterhånden som disse algoritmer bliver bedre, vores evne til kemisk at identificere en prøve skulle blive bedre, også."

Forskerne brugte væsker i deres forsøg, men bemærk, at metoden også kunne bruges på faste materialer opløst i vand, og andre former for forstyrrelser, såsom varme eller en centrifuge, kan bruges til stoffer, der ikke reagerer godt på frysning. Teknikken er let at lære, gør unødvendige højtuddannede eksperter. Kronoprinting kræver udstyr og software, der er hobbymester, og kan downloades gratis fra Grovers laboratoriewebsted, lægge det godt inden for rækkevidde af offentlige instanser og laboratorier med begrænsede ressourcer.

Papiret, "Kronoprint:Identificering af prøver ved at visualisere, hvordan de ændrer sig over rum og tid, "af Brittney A. McKenzie, Jessica Robles-Najar, Eric Duong, Philip Brisk, og William H. Grover, er udgivet i ACS Central Science .