Исследователи продемонстрировали, что использование рамановской спектроскопии в сочетании с методом главных компонент позволяет быстро и без сложной подготовки образца выявлять яды животного происхождения.
Специалисты Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова РАН в сотрудничестве с коллегами из Института общей физики имени Прохорова РАН осуществили анализ ядов различных животных — змей, скорпионов, пауков, пчел и сколопендры с помощью метода рамановской спектроскопии, а также сравнили эти токсины с аналогичными веществами, не имеющими токсического воздействия. Результаты исследования опубликованы в Microchemical Journal.
Яды животных, как правило, представляют собой сложные комплексы белков и пептидов, влияющих на различные органы и ткани живых организмов. В то же время они вызывают растущий интерес в области фармацевтики и космецевтики — в малых дозах яд становится не убийцей, а целителем. Периодически фиксируются попытки использования ядов преступными группами для совершения преступлений.
Добыча и оборот продуктов ядовитых животных строго регулируются во всем мире. Одним из серьезных вызовов является контрабанда таких токсинов: в пункте пограничного контроля часто невозможно быстро определить, что именно является ядом.
Метод рамановской спектроскопии обладает очевидными преимуществами. Он позволяет анализировать сухие образцы без предварительной подготовки, отличается высокой информативностью и экономичностью. Исследователи показали, что комбинация этой технологии химического анализа с математическим методом главных компонент (МГК) позволяет не только разделять яды и не-яды, но и классифицировать их по типам.
На карте МГК наблюдается, что образцы различных ядов группируются, причем яды скорпионов и пауков имеют более высокую степень схожести между собой. Также применялось машинное обучение: часть образцов использовалась для обучения, что позволило затем автоматизированно разделять вещества на яды и не-яды.
Практическое значение исследования заключается в том, что разработана платформа, способная функционировать на месте — например, в аэропортах или пунктах пограничного контроля, без необходимости глубокого химического лабораторного анализа. Для этого требуется только компактный рамановский спектрометр, компьютер и программное обеспечение с библиотекой образцов.