亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Fast-Training Deep Learning Algorithm for Multiplex Quantification of Mammalian Bioproduction Metabolites via Contactless Short-Wave Infrared Hyperspectral Sensing

高光谱成像 人工智能 计算机科学 生物反应器 生物系统 算法 模式识别(心理学) 化学 生物 有机化学
作者
Anjana Hevaganinge,Callie M. Weber,Anna Filatova,Amy Musser,Anthony Neri,Jessica Conway,Yiding Yuan,Maurizio Cattaneo,Alisa Morss Clyne,Tao Yang
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:8 (16): 14774-14783 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsomega.3c00861
摘要

Within the biopharmaceutical sector, there exists the need for a contactless multiplex sensor, which can accurately detect metabolite levels in real time for precise feedback control of a bioreactor environment. Reported spectral sensors in the literature only work when fully submerged in the bioreactor and are subject to probe fouling due to a cell debris buildup. The use of a short-wave infrared (SWIR) hyperspectral (HS) cam era allows for efficient, fully contactless collection of large spectral datasets for metabolite quantification. Here, we report the development of an interpretable deep learning system, a convolution metabolite regression (CMR) approach that detects glucose and lactate concentrations using label-free contactless HS images of cell-free spent media samples from Chinese hamster ovary (CHO) cell growth flasks. Using a dataset of <500 HS images, these CMR algorithms achieved a competitive test root-mean-square error (RMSE) performance of glucose quantification within 27 mg/dL and lactate quantification within 20 mg/dL. Conventional Raman spectroscopy probes report a validation performance of 26 and 18 mg/dL for glucose and lactate, respectively. The CMR system trains within 10 epochs and uses a convolution encoder with a sparse bottleneck regression layer to pick the best-performing filters learned by CMR. Each of these filters is combined with existing interpretable models to produce a metabolite sensing system that automatically removes spurious predictions. Collectively, this work will advance the safe and efficient adoption of contactless deep learning sensing systems for fine control of a variety of bioreactor environments.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Sunsets完成签到 ,获得积分10
9秒前
21秒前
luckylulu发布了新的文献求助10
26秒前
28秒前
29秒前
华仔应助看到催我读文献采纳,获得10
29秒前
31秒前
31秒前
34秒前
tetrisxzs完成签到,获得积分10
37秒前
38秒前
39秒前
淡然笑旋发布了新的文献求助10
43秒前
一月发布了新的文献求助10
44秒前
klpkyx发布了新的文献求助10
44秒前
Oumo完成签到 ,获得积分10
45秒前
煎饼狗子完成签到,获得积分10
50秒前
一月完成签到,获得积分10
52秒前
羽化成仙完成签到 ,获得积分10
55秒前
55秒前
淡然笑旋完成签到,获得积分20
59秒前
sillyceiling发布了新的文献求助10
1分钟前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
1分钟前
852应助Isabella采纳,获得10
1分钟前
星辰大海应助噗噗采纳,获得10
1分钟前
茫小铫发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
2分钟前
Ava应助自信书竹采纳,获得10
2分钟前
赫景明完成签到,获得积分20
2分钟前
2分钟前
噗噗发布了新的文献求助10
2分钟前
光阴完成签到 ,获得积分10
2分钟前
科研通AI6.4应助茫小铫采纳,获得10
2分钟前
yorha3h应助钟成采纳,获得10
2分钟前
打打应助忐忑的傲安采纳,获得30
2分钟前
wanci应助DASHU采纳,获得30
2分钟前
好运来完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Salmon nasal cartilage-derived proteoglycan complexes influence the gut microbiota and bacterial metabolites in mice 2000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1500
Cowries - A Guide to the Gastropod Family Cypraeidae 1200
ON THE THEORY OF BIRATIONAL BLOWING-UP 666
Signals, Systems, and Signal Processing 610
“美军军官队伍建设研究”系列(全册) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6384167
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8196436
关于积分的说明 17332152
捐赠科研通 5437742
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2875915
邀请新用户注册赠送积分活动 1852430
关于科研通互助平台的介绍 1696791