Om vi ​​kunde skilja äkta från förfalskade eller förfalskade droger och livsmedel bara genom att titta på dem, vi kan spara pengar och liv varje år, särskilt i utvecklingsländerna, där problemet är värst. Tyvärr, tekniken som kan upptäcka vad ett prov är gjort av är dyra, energikrävande, och i stort sett otillgängliga i regioner där de behövs som mest.

Detta kan förändras med en enkel ny teknik utvecklad av ingenjörer från University of California, Riverside som kan upptäcka falska droger från en video tagen när provet genomgår en störning.

Om du någonsin har använt fotoverktyg online, du har förmodligen sett hur dessa verktyg använder bildanalysalgoritmer för att kategorisera dina foton. Genom att särskilja de olika personerna i dina foton, dessa algoritmer gör det enkelt att hitta alla bilder på din dotter eller din pappa. Nu, i journalen ACS Central Science , Forskare rapporterar att de har använt dessa algoritmer för att lösa ett helt annat problem:att identifiera falska läkemedel och andra potentiellt farliga produkter.

Kallas "chronoprinting, "Tekniken kräver bara ett fåtal relativt billiga utrustningar och gratis programvara för att exakt skilja ren från sämre mat och mediciner.

Världshälsoorganisationen säger att cirka 10 procent av alla läkemedel i låg- och medelinkomstländer är förfalskade, och matbedrägerier är ett globalt problem som kostar konsumenter och industri miljarder dollar per år. Bedräglig mat och droger slösar pengar och äventyrar konsumenternas hälsa och liv. Men att upptäcka förfalskningar och bedrägerier kräver dyr utrustning och välutbildade experter.

William Grover, en biträdande professor i bioteknik vid UC Riversides Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering, och Brittney McKenzie, en doktorand i Grovers labb, undrade om det skulle vara möjligt att skilja autentiska från förfalskade droger och mat genom att observera hur de beter sig när de störs av temperaturförändringar eller andra orsaker. Två ämnen med identiska sammansättningar ska svara på samma sätt på en störning, och om två ämnen verkar identiska men reagerar olika, deras sammansättning måste vara annorlunda, resonerade de.

McKenzie designade en uppsättning experiment för att testa denna idé. Hon laddade prover av ren olivolja, en av världens mest förfalskade livsmedel, och hostsaft, som ofta urvattnas eller förfalskas i utvecklingsländerna, in i små kanaler på ett mikrofluidchip, och kylde den snabbt i flytande kväve. En USB-mikroskopkamera filmade proverna som reagerade på temperaturförändringen.

McKenzie och Grover skrev programvara som konverterar videon till en bitmappsbild. Eftersom bilden visade hur provet förändrades över tiden, forskarna kallade det ett "kronotryck".

Teamet använde sedan bildanalysalgoritmer för att jämföra olika kronoprints från samma ämne. De fann att varje ren substans hade en tillförlitlig kronoprint över flera tester.

Nästa, de upprepade experimentet med prover av olivolja som hade spätts ut med andra oljor och hostsaft utspädd med vatten. De förfalskade proverna producerade kronoavtryck som skilde sig från de rena proverna. Skillnaden var så stor, så uppenbart, och så konsekvent drog forskarna slutsatsen att kronoprints och bildanalysalgoritmer på ett tillförlitligt sätt kan upptäcka vissa typer av mat- och drogbedrägerier.

"De signifikanta visuella skillnaderna mellan proverna var både oväntade och spännande, och eftersom de var konsekventa visste vi att detta kunde vara ett användbart sätt att identifiera ett brett urval av prover, " sa McKenzie.

Grover sa att deras teknik skapar en kraftfull ny koppling mellan kemi och datavetenskap.

"Genom att i princip konvertera ett kemiskt prov till en bild, vi kan dra nytta av alla olika bildanalysalgoritmer som datavetare har utvecklat, " sa han. "Och när de algoritmerna blir bättre, vår förmåga att kemiskt identifiera ett prov borde bli bättre, för."

Forskarna använde vätskor i sina experiment men noterar att metoden också kan användas på fasta material lösta i vatten, och andra typer av störningar, såsom värme eller en centrifug, kan användas för ämnen som inte reagerar bra på frysning. Tekniken är lätt att lära sig, gör högutbildade experter onödiga. Chronoprinting kräver hobbyutrustning och programvara som kan laddas ner gratis från Grovers labbwebbplats, placera det väl inom räckhåll för statliga myndigheter och labb med begränsade resurser.

Pappret, "Chronoprints:Identifiera prover genom att visualisera hur de förändras över rum och tid, " av Brittney A. McKenzie, Jessica Robles-Najar, Eric Duong, Philip Brisk, och William H. Grover, publiceras i ACS Central Science .