Soft Hydrogel Actuator for Fast Machine-Learning-Assisted Bacteria Detection

材料科学 嗜热链球菌 纳米技术 执行机构 工艺工程 细菌 计算机科学 人工智能 乳酸菌 工程类 生物 遗传学
作者
Filipp V. Lavrentev,Igor S. Rumyantsev,Artemii S. Ivanov,Vladimir V. Shilovskikh,Olga Yu. Orlova,Konstantin G. Nikolaev,Daria V. Andreeva,Ekaterina V. Skorb
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (5): 7321-7328 被引量:20
标识
DOI:10.1021/acsami.1c22470
摘要

We demonstrate that our bio-electrochemical platform facilitates the reduction of detection time from the 3-day period of the existing tests to 15 min. Machine learning and robotized bioanalytical platforms require the principles such as hydrogel-based actuators for fast and easy analysis of bioactive analytes. Bacteria are fragile and environmentally sensitive microorganisms that require a special environment to support their lifecycles during analytical tests. Here, we develop a bio-electrochemical platform based on the soft hydrogel/eutectic gallium-indium alloy interface for the detection of Streptococcus thermophilus and Bacillus coagulans bacteria in various mediums. The soft hydrogel-based device is capable to support bacteria' viability during detection time. Current-voltage data are used for multilayer perceptron algorithm training. The multilayer perceptron model is capable of detecting bacterial concentrations in the 104 to 108 cfu/mL range of the culture medium or in the dairy products with high accuracy (94%). Such a fast and easy biodetection is extremely important for food and agriculture industries and biomedical and environmental science.
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