Yediğiniz şüpheli bir yiyecek midenizi bozduğunda, muhtemelen şanslılardan birisiniz. Gıda kaynaklı hastalıklar, yalnızca sindirim sisteminde yarattığı sıkıntılardan çok daha fazlasını ifade eden küresel ve potansiyel olarak ölümcül bir sorundur.
Dünya Sağlık Örgütü'nün (DSÖ) verilerine göre, her yıl 850 milyondan fazla insan kontamine gıdalar nedeniyle hastalanıyor ve bu durum yılda 1,5 milyondan fazla ölüme yol açıyor. Teknolojinin günlük hayatımızın pek çok alanına nüfuz etmiş olmasına rağmen, gıda güvenliği konusunda hala en sık başvurduğumuz yöntem, dünkü sütün veya geçen haftadan kalan yemeğin tazeliğini anlamak için yapılan hızlı ve yüzeysel bir koklama testidir.
Ancak insan burnu, sabahları alınan ilaçlarla kanıtlandığı gibi, kusurlu bir kimyasal dedektördür. Bu nedenle, gizlice sağlığımızı tehdit eden bir somon diliminden bizi kurtarmak için Kaliforniya Üniversitesi (UC) Berkeley'deki mühendisler, çalışmalarını Science Advances dergisinde tanıttıkları bir 'elektronik burun' geliştirdi.
Bu teknoloji, özellikle gıda bozulmasıyla ilişkili olanlar da dahil olmak üzere gizli patojenlerden bizi korumak için günlük ev aletlerine entegre edilebilir. UC Berkeley'de bir elektrik mühendisi ve çalışmanın baş yazarı olan Carla Bassil, 'Akıllı buzdolapları gibi telefonunuzdan kontrol edebileceğiniz sensörlere sahip cihazlar, bu tür teknoloji için harika bir uygulama olabilir' diyor. 'Buzdolabınızın 'Hey, brokolin yakında bozulacak, bu yüzden onu tüketmelisin' ya da 'Tavuğunun son günü' demesi ne kadar harika olmaz mıydı?'
'Elektronik burun', kararsız kalan tüketicilere kalan tavuk budu hakkında doğru veya yanlış yönlendirme sağlayabilen, her biri farklı bir gaz karışımına duyarlı 16 sensörden oluşuyor. Bassil, bu sensörleri her biri farklı bir uyarıcıya ayarlanmış 'dijital tat tomurcuklarına' benzetiyor. Bir röportajında, 'Bu 16 sensörün her birinin üzerinde farklı bir algılama filmi bulunuyor ve sensör yüzeyi ile gaz molekülü arasındaki kimyasal reaksiyonları elektriksel sinyallere dönüştürerek çalışıyor' diye açıkladı.
Araştırmacılar, yapay zeka makine öğrenmesi yöntemlerini kullanarak elektronik burnu 16 farklı gıda ürününü tanımak üzere eğitti ve yaklaşık %93'lük bir tahmin doğruluğu elde etti. Bu ürünler arasında meyveler ve ceviz ile fındık gibi yaygın alerjenler bulunuyor. Ayrıca, buzdolabından 24 ila 48 saat dışarıda bırakılan çiğ tavuk, süt ve yumurtaları tanımlamak gibi zorlu bir görev de verildi.
Araştırmacılara göre, elektronik burun, yalnızca 2 ila 10 sensör kullanan diğer tek çipli gaz algılama sistemlerine göre birden fazla üstünlük sunuyor. Örneğin, elektronik burun, yüksek yüzey alanı sağlamanın yanı sıra mukavemet ve hafiflik sunan neredeyse sihirli bir malzeme olan karbon nanotüplerden yapılmış yarı iletkenler sayesinde oda sıcaklığında çalışıyor. Dahası, bu yapay burun üretiminde, araştırmacıların bir çipe nanopartikül yüklü bir çözelti uygulayıp, durulayıp ve bilim kurgu filmlerini aratmayan bir nitrojen tabancasıyla kuruttukları damla döküm adı verilen nispeten basit bir teknik kullanılıyor.
Bassil, 'Elektronik burnumun gerçekten ölçeklenebilir yönü, bu farklı türdeki tüm algılama malzemelerini tek bir adımda depolayabilmemiz' diyor. Ancak, hala geliştirilmesi gereken birçok alan bulunuyor. Araştırmacılar, ağaç yemişleri ile baklagiller olan fıstık arasındaki karışıklığı önleme konusunda şimdiden önemli adımlar attılar. Bunlar, potansiyel olarak hayatı tehdit eden anaflaksiye neden olabilen en yaygın dokuz alerjenden bazıları olduğundan, bu ayrım hayati önem taşıyor.
Sonuç olarak, bu sentetik burun sonunda alerjenleri tespit etmek için de kullanılabilir. Bu, ABD'de her yıl yaşanan ve her 10 saniyede bir hastaya denk gelen yaklaşık 3,4 milyon gıda alerjisi nedeniyle acil hastane ziyaretini önlemeye yardımcı olabilir. Ayrıca, elektronik burun izole cevizlerin sadece 0,05 gramını, yani tek bir cevizin yaklaşık yüzde birini tespit edebilse de, daha karmaşık koşullarda henüz test edilmedi. Bir kek içine pişirilmiş bir ceviz kokusunu almak veya dolu bir buzdolabında tek bir bozuk ürünü ayırt etmek daha zorlu görevlerdir.
Ekip ayrıca bir akıllı telefon uygulamasıyla senkronize olan taşınabilir bir elektronik burun geliştiriyor. Restoran müşterilerinin suşilerini siber bir koklayıcı ile taraması, bir gün lokantalar boyunca yaygın bir manzara olabilir. Böyle bir cihazın maliyeti ve diğer, düşük kaynaklı ortamlarda kullanılıp kullanılamayacağı henüz belirsiz. Gıda kaynaklı hastalıkların çoğu, yeterli buzdolabı olmaması, kontamine su veya kesintili elektrik gibi temel ihtiyaçların karşılanmamasından kaynaklanıyor.
Ancak elektronik burun uygulamalarını gıdalarla sınırlamak için hiçbir neden yok. Bu teknoloji, diyabet uyarıcı köpekler gibi insan sağlığı kokularını anlamak ve izlemek için biyometriye kadar genişletilebilir. Bassil, 'Yapay zeka, örüntü tanıma yeteneklerindeki ilerlemeler ve daha kolay kullanım sayesinde sensör teknolojisi için bir dönüm noktası olduğunu kanıtladı' diye ekliyor. 'Ve heyecan verici olan, elektronik burnu seçtiğiniz nesneler üzerinde eğitebilmeniz, böylece potansiyel olarak herhangi bir uygulamaya özel sensörler tasarlayabilirsiniz.'
Bu araştırma, Science Advances dergisinde yayınlandı.
