Камеру смартфона приспособили для обнаружения бактерий Ученым понадобился 3D-принтер и светодиоды

Исследователи разработали технологию, позволяющую выявить следы жизнедеятельности патогенных бактерий на коже лица и в полости рта по фотографиям с обычного смартфона. Камеры в мобильных устройствах фиксируют из всего видимого спектра только красный, зеленый и синий цвета, поэтому ученые решили использовать ультрафиолетовое излучение для расширения возможностей съемки. Они распечатали на 3D-принтере пластиковое кольцо и расположили в нем десять ультрафиолетовых светодиодов, которые включаются при съемке вместо вспышки. Ультрафиолет возбуждает выделяемые бактериями белки — порфирины. В ответ они излучают красный флуоресцентный свет, который улавливает камера телефона. Другие компоненты изображения, такие как кожа и маслянистые соединения, подобными особенностями не обладают.

Благодаря ультрафиолетовой подсветке ученые смогли получить достаточно информации для преобразования RGB-изображений, сделанных камерой смартфона, в изображения из 15 участков визуального спектра в диапазоне 420-700 нанометров, а для шумоподавления исследователи использовали винеровское оценивание — математический метод, минимизирующий отклонения. Авторы извлекли и сравнили спектральные характеристики порфиринов и фоновой ткани, выделив нужные волны света, и на основе полученных данных провели количественный анализ бактериальной инфекции на смешанном и жирном типах кожи.

Скрыть текст

Слева — снимок переносицы в ультрафиолете, справа — он же после обработки и шумоподавления

Избыточное количество порфирина на коже и в полости рта свидетельствует о повышенной активности бактерий — в том числе патогенных. Избыток бактерий провоцирует образование угрей и мешает заживлению ран. Кроме того, исследование показало довольно высокую концентрацию порфирина в зубном налете. Теперь ученые планируют доработать технологию и использовать ее для разработки домашних методов диагностики состояния здоровья кожи лица и полости рта. Технология также пригодится для определения тяжести бактериальной инфекции в ранах. , поскольку она может определять следы жизнедеятельности сразу нескольких типов патогенных бактерий.