Ученые НИИ биологии ИГУ разработали технологию индивидуального мониторинга состояния лососевых рыб, которая даст возможность отслеживать в динамике изменения в состоянии здоровья рыб. В технологии используются оптические сенсоры, которые имплантируются в жировой плавник рыб.

Максим Тимофеев, директор НИИ биологии ИГУ, доктор биологических наук:

— В чем-то технология напоминает процесс считывания штрих-кода на кассе магазина. Только в нашем случае мы считываем не данные о товаре, а важную информацию о метаболических показателях рыбы, отражающих состояние ее здоровья. Работает это следующим образом: на внедренную в ткань живого организма сенсорную нить, светят лазером, возбуждающим флуоресценцию, а сигнал с сенсора считывают обычным спектрометром.

Технология позволит повысить качество рыбной продукции на рынке. На данный момент рыбные фермы производят около половины всей потребляемой человечеством рыбы. Однако, традиционные методы контроля состояния рыб на фермах часто проводятся методом вскрытия, и даже прижизненный забор крови вызывает у рыб очень большой стресс и может приводить к летальному исходу. При этом используемые повсеместно методы не позволяют в полной мере оценить динамику изменения биохимических параметров. Для повышения качества рыбной продукции на рынке необходимо контролировать не только условия содержания, но и изменения в состоянии здоровья рыб в динамике.

Сенсоры, внедряемые в организм рыб, являются частью целой линейки новейших сенсоров, разработкой которых занимается Максим Тимофеев и его коллеги. Действие сенсоров основывается на использовании специальных флуоресцентные красителей, изменяющих характер своего свечения при изменении параметров окружающей их среды. Например, сенсоры, заключенные в микрокапсулы, позволяют проводить оценку состояния мельчайших байкальских рачков, другие сенсоры, заключённые в гидрогелевые носители, применяются уже для более крупных организмов, таких как промысловые и культивируемые рыбы.

Статья, описывающая варианты применения подобных сенсоров для оценки состояния здоровья радужной форели, недавно была опубликована учеными института в в журнале «Animals» (IF 3.231, Q1 ), ‘Adipose fin as a natural “optical window” for implantation of fluorescent sensors into salmonid fish’ (рус: Жировой плавник как природное «оптическое окно» для внедрения лососевым рыбам имплантируемых флуоресцентных сенсоров).

Ярослав Ржечицкий, первый автор статьи, младший научный сотрудник института, аспирант:

— Для применения имплантируемых сенсоров требуется ряд условий, из которых важнейшим является высокая оптическая прозрачность тканей в месте инъекции. В нашей статье мы исследовали применимость жирового плавника лососёвых рыб в качестве точки для размещения сенсоров. И, как выяснилось, жировой плавник оказался самым оптимальным местом для имплантов. Ткани жирового плавника очень хорошо реагируют на изменения параметров на уровне целого организма, а также обладают оптимальными параметрами прозрачности и плотности, как для введения сенсоров, так и для считывания с них сигнала.

Авторам статьи с помощью оптических имплантируемых сенсоров удалось в динамике оценить изменение параметров рН на активной рыбе, без использования анестезии и не подвергая рыбу дополнительному стрессу. Данные сенсоры позволили в течение 9 суток отслеживать изменения в рН рыб как в нормальных, так и в специально вызванных стрессовых условиях.

Работа велась в рамках проекта РНФ «Разработка подходов к использованию D-лактата для раннего определения патологических процессов, ассоциированных с бактериофлорой, у рыб в аквакультуре», руководителем которого является молодой ученый ИГУ, кандидат биологических наук Екатерина Борвинская. Она подчеркнула:

— Данное исследование является одним из первых шагов к  индивидуальной оценке состояния каждой рыбы в аквакультуре. Эту технологию возможно применять и для измерения других биохимических параметров, а также комбинировать с уже существующими смарт-технологиями, используемыми на «умных» фермах которые в автоматическом режиме оценивают морфометрические параметры рыбы. В будущем данная технология позволит предупреждать вспышки инфекционных заболеваний у рыб и лучше контролировать условия содержания, что существенно повысит качество рыбной продукции, поступающей на рынки.