研究人員開(kāi)發(fā)AI來(lái)遠(yuǎn)程檢測(cè)芬太尼及其衍生物

為了幫助確保急救人員的安全，佛羅里達(dá)大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種人工智能方法，該方法不僅可以快速，遠(yuǎn)程地檢測(cè)強(qiáng)大的藥物芬太尼，而且還可以自我檢測(cè)以秘密批次生產(chǎn)的任何以前未知的衍生物。

該方法最近在《科學(xué)報(bào)告》(Scientific Reports)雜志上發(fā)表，使用紅外光譜法，可用于便攜式臺(tái)式設(shè)備。

UCF統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)科學(xué)系助理教授，該研究的主要作者徐夢(mèng)玉說(shuō)：“芬太尼是藥物過(guò)量死亡的主要原因。” “它及其衍生物的致死劑量低，可能導(dǎo)致使用者死亡，可能對(duì)急救人員構(gòu)成危險(xiǎn)，甚至可能被氣霧化。”

芬太尼的效價(jià)比疾病控制和預(yù)防中心的嗎啡強(qiáng)50到100倍，可以合法地處方來(lái)治療嚴(yán)重疼痛的患者，但有時(shí)還是非法制造和使用。

UCF機(jī)械和航空航天工程系副教授Subith Vasu共同主持了這項(xiàng)研究。

他說(shuō)，快速識(shí)別已知和新出現(xiàn)的阿片類(lèi)藥物芬太尼物質(zhì)的方法可以提高執(zhí)法人員和人員的安全，他們必須盡量減少與該物質(zhì)的接觸。

Vasu說(shuō)：“這種AI算法將用于我們?yōu)閲?guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局制造的檢測(cè)設(shè)備中。”

對(duì)于這項(xiàng)研究，研究人員使用了有機(jī)分子數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)鑒定具有母體化合物芬太尼中至少一個(gè)官能團(tuán)的分子。他們根據(jù)這些數(shù)據(jù)構(gòu)造了機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以根據(jù)其紅外光??譜特性識(shí)別這些分子。然后他們測(cè)試了算法的準(zhǔn)確性。AI方法正確識(shí)別與芬太尼有關(guān)的分子的準(zhǔn)確率為92.5%。

徐說(shuō)，這是首次進(jìn)行系統(tǒng)分析，從紅外光譜數(shù)據(jù)中識(shí)別與芬太尼相關(guān)的官能團(tuán)，并使用機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)分析工具。

該研究的合著者王春紅是UCF納米科學(xué)技術(shù)中心的博士后學(xué)者，并幫助研究了該化合物的光譜特性。他說(shuō)，由于存在多種芬太尼和卡芬太尼類(lèi)似物，因此很難鑒定芬太尼。

UCF納米科學(xué)技術(shù)中心和化學(xué)系的合著者，副教授Artem Masunov研究了芬太尼及其類(lèi)似物的化學(xué)結(jié)構(gòu)所共有的官能團(tuán)。

他說(shuō)，盡管類(lèi)似物存在差異，但它們具有共同的官能團(tuán)，它們的結(jié)構(gòu)相似性使化合物能夠結(jié)合體內(nèi)的受體并執(zhí)行相似的功能。

UCF機(jī)械和航空航天工程系的研究合著者和研究工程師Anthony Terracciano與Wang一起研究了紅外光譜的特性。他說(shuō)，紅外光譜的分析和分析是快速，高度準(zhǔn)確的，并且可以通過(guò)臺(tái)式設(shè)備完成。

當(dāng)前的研究使用了氣體形式的化合物的紅外光譜數(shù)據(jù)，但是研究人員正在進(jìn)行類(lèi)似的研究，以使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)檢測(cè)粉末形式的芬太尼及其衍生物。預(yù)計(jì)到2021年，該技術(shù)的產(chǎn)品將會(huì)成熟，可以進(jìn)行實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)快速識(shí)別。