На кончике языка: ученые СПбГУ создали прибор для распознавания вкуса и токсичности лекарств

Разработка устройства проходила в рамках проекта «Искусственные сенсорные системы для определения качества и вкуса фармацевтических препаратов», поддержанного грантом СПбГУ. Результаты исследования опубликованы в нескольких научных журналах, в том числе в Talanta, Sensors and Actuators B: Chemical, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. Подробнее — в материале Planet Today.

Прибор, созданный учеными СПбГУ, представляет собой набор сенсоров, к которым прикреплены чувствительные элементы (мембраны) — тонкие пленки размером с человеческий ноготь. Специально разработанный полимер, из которого отлиты мембраны, позволяет найти различия в составах схожих растворов, определить концентрацию компонентов в жидкостях и другие параметры. Например, прибор способен определять вкус и токсичность медицинских препаратов.

«Устройство универсально в том смысле, что его можно откалибровать в зависимости от целей исследования — какие именно компоненты требуется распознать. Такая настройка выполняется с помощью изменений состава самих мембран, поэтому основная наша задача — разработать различные материалы, которые обладают чувствительностью к тем или иным соединениям», — объяснил доцент СПбГУ кандидат химических наук Андрей Легин.

Изобретение ученых, работающее по аналогии с биологическим органом вкуса, получило название «электронный язык». Функции нейронных сетей, которые передают сигналы о вкусовых ощущениях в мозг организма, в данном случае выполняет компьютер. С помощью многомерной обработки данных, которые одновременно поступают со всех сенсоров, можно быстро получить информацию о растворе.

Вкус и токсичность — параметры, которым уделяют особое внимание в фармацевтической промышленности. Во-первых, современные лекарства, в составе которых есть сложные химические соединения, часто имеют ярко выраженный неприятный вкус. Во-вторых, заранее вычислить вкус нового медицинского препарата невозможно.

«Согласно статистике фармкомпаний, до 50 % больных, принимающих медицинские препараты на дому, пропускали приемы лекарств из-за неприятного вкуса», — рассказал Андрей Легин.

Таким образом, востребованность и клиническая эффективность лекарства напрямую зависят от его вкуса. Поэтому производители стремятся поскорее определить вкус нового препарата и замаскировать его перед выходом на рынок. Прибор, разработанный учеными СПбГУ, может не только решить проблему распознавания вкуса, но и выступить в качестве альтернативы менее гуманным методам, к которым прибегают в фармацевтической отрасли.

Например, для нужд фармацевтической отрасли был разработан специальный прибор — ликометр, который распознает степень горькости медицинских препаратов с помощью поведения крыс. Лабораторным грызунам в течение длительного времени не дают воды. Далее в клетку помещают подключенные к ликометру капельницы с препаратами. Крысы, чье восприятие вкуса аналогично человеческому, активно лижут капельницу с менее горьким лекарством. По количеству лизаний определяется наиболее приемлемый вкус опытного образца.

В качестве ориентиров для определения вкуса специалисты СПбГУ используют шкалы профессиональных дегустаторов. Для составления дегустационных шкал специально отбираются люди, которые в состоянии описать усредненный вкус того или иного продукта. Однако проблема в том, что результаты распознавания могут отличаться в зависимости от используемой шкалы.

«Шкалы, которыми пользуются дегустаторы, зависят от отрасли и даже от традиций отдельно взятой компании. Этими знаниями компании делятся крайне неохотно, так как вкус препарата может быть рыночным преимуществом, а значит, коммерческой тайной. Именно по этим причинам до сих пор нет универсальной шкалы вкуса — например, горького», — пояснил доцент СПбГУ Андрей Легин.