用人工智能驱动的可编程湿分层 μPAD用于护理点食品安全检测
Chenxi Dai1, Hao Huang1, Yunhao Zhang1
1The Key Laboratory for Biomedical Photonics of MOE at Wuhan National Laboratory for Optoelectronics-Hubei Bioinformatics & Molecular Imaging Key Laboratory, Systems Biology Theme, Department of Biomedical Engineering, College of Life Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, 430074, China.
一种带有可编程定时器的新型微流体纸张设备可以快速,低成本地检测农药和转基因作物蛋白质等食品污染物. 这一创新使得家庭和低资源环境的用户友好的食品安全诊断成为可能.
科学领域:
- 分析化学 分析化学
- 生物技术是生物技术.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 杀虫剂和转基因作物的使用影响了粮食安全,但也带来了健康/生态系统风险.
- 传统的检测方法往往是复杂的,昂贵的,不适合快速的现场分析.
- 需要对食品污染物进行可访问,负担得起的诊断.
研究的目的:
- 开发一款低成本的,可在护理点使用的微流体纸质分析装置 (μPAD),用于快速视觉检测食品污染物.
- 集成可编程的湿解层定时器 (PWDT) 来控制流体延迟和增强检测.
- 允许同时检测农药残留物和转基因蛋白质,以进行全面的食品安全评估.
主要方法:
- 用一种新的PWDT制造μPAD,使用预切割辅助浸染策略来提高稳定性和控制.
- 开发一种使用MnO2纳米酶进行敏感虫杀虫剂检测的双模式色彩减弱/增强 (CA/CE) 系统.
- 实施PWDT辅助的侧向流量测定 (LFA) 与信号放大用于检测Cry1Ab/Ac转基因蛋白,加上深度学习用于自动化分析.
主要成果:
- PWDT实现了可编程流体延迟,稳定性增加了50%以上.
- 福西姆检测系统的灵敏度为100%,特异性为95%,准确度为97.5%.
- 通过深度学习分析,Cry1Ab/Ac检测系统显示了检测极限的5.56倍改进,具有100%的灵敏度和98.6%的准确性.
结论:
- PWDT-μPAD平台为食品安全诊断提供了一个多功能,可扩展和具有成本效益的解决方案.
- 这项技术有助于快速,视觉检测农药残留物和转基因蛋白质.
- 开发的设备适用于低资源和家庭环境中的用户友好的食品安全应用.
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