Проблема заключается в том, что микроРНК крайне сложно обнаружить. Они присутствуют в организме в очень малых количествах, а их структуры часто похожи друг на друга, из-за чего стандартные методы не всегда точно распознают их.

Для решения этой задачи исследователи разработали специальную нанофотонную структуру — нанополости. Эти крошечные образования, в сотни раз меньше толщины человеческого волоса, по своей конструкции напоминают «пещеру» с отражающими стенками. Они действуют как световые ловушки, усиливая флуоресцентные сигналы, возникающие при связывании микроРНК с зондами, что позволяет обнаруживать даже единичные молекулы.

На базе этой технологии создан биосенсорный чип, объединённый с моделью компьютерного зрения Mask R-CNN. Алгоритм автоматически анализирует микроскопические изображения, распознаёт сигналы и различает типы микроРНК.

Созданный учёными прототип состоит из цветной камеры, считывающей изображения с нанофотонного чипа, и мобильного приложения на базе ИИ для анализа микроРНК. Достаточно нанести каплю крови на чип, и устройство за один снимок фиксирует тысячи сигналов, которые мгновенно обрабатываются искусственным интеллектом. Это позволяет одновременно выявлять множество биомаркеров.

По сравнению с методом полимеразной цепной реакции, «золотым стандартом» распознавания микроРНК, новая технология значительно быстрее. Анализ занимает около 20 минут вместо нескольких часов и не требует сложной подготовки образцов.

В испытаниях платформа обнаружила три микроРНК (miR-191, miR-25 и miR-130a), связанных с раком лёгких, продемонстрировав точность более 99% даже при крайне низких концентрациях. В дальнейшем учёные планируют расширить применение технологии — от диагностики заболеваний до использования в фармацевтических исследованиях.