Користејќи нанодијаманти, научниците создале меѓуклеточни сензори кои се неинвазивни и високо чувствителни и тврдат дека тие можат да помогнат во дијагностицирање и лекување на болести како што се ракот, како и невродегенеративни нарушувања.
Со користење на оптички заробени нанодијамантски честички како интрацелуларни сензори, научниците развиле нов начин за проучување на сложената динамика во живите клетки. Нивното истражување претставува важен напредок во правењето квантен сензор, кој ги користи предностите на квантната механика за да ги анализира промените на атомско ниво.
Тим од научници заробиле нанодијамантски честички во жива клетка користејќи специјално прилагодени оптички пинцети со мала моќност. Тие заробиле нанодијамантски честички во поединечни клетки на леукемија и потоа покажале како овие честички може да се користат за мерење на магнетниот шум во клетката.
Ветувачки емитери и сензори за различни апликации
Флуоресцентните нанодијаманти (FND) го привлекоа интересот на научниците како ветувачки емитери и сензори за различни апликации. Едно од најзначајните својства на FND е откривањето на физичките параметри, вклучувајќи температура и магнетно поле, со помош на квантен сензор. Квантното откривање на дијамантот се заснова на парамагнетниот дефект на дијамантот, односно центарот на празнината на азот (азотниот простор или накратко NV), кој се состои од атом на азот, кој заменува атом на јаглерод и празно место во решетка. Овој дефект овозможува читање на спинот на електронот во зависност од температурата и магнетното поле на наноскала.
Во студијата, научниците го комбинирале фаќањето на FND со техники за мерење на фотолуминисценција базирани на спин, вообичаени во дијамантски сензор со една клетка. FNDs најпрво биле ендоцитизирани од клетките на човечката леукемија, а потоа заробени со речиси IR ласер (бранова должина 1064 nm) со мала моќност, процес што клетката го преживеала.
Откако нанодијамантите биле поставени во внатрешноста на клетките и/или на површината на клетката, истражувачите извршиле релаксометриски мерења на Т1 за да ги тестираат нивните способности за сензори. Споменатиот метод вклучува вклучување и исклучување на зелениот ласерски пулс (бранова должина 532 nm), кој ги поларизира вртењата на електроните на центрите NV и потоа им овозможува да се вратат во рамнотежа. Бидејќи поларизираната конфигурација покажува посилна флуоресценција од состојбата на рамнотежа, научниците всушност ја одредуваат стапката на релаксација на центрифугата со оптички следење на нивото на интензитетот на флуоресценцијата.
Бидејќи магнетниот шум во околината влијае на стапката на релаксација на центрифугата, споредувањето на стапките на релаксација на центрифугата помеѓу нанодијамантите поставени на различни локации им овозможува на научниците да го мапираат магнетниот шум внатре во ќелијата. Сето ова покажа дека флуоресцентните нанодијаманти можат да претставуваат прецизен и флексибилен метод за анализа на својствата како што се магнетното поле и температурата во живите клетки.
„Моќна алатка за проучување на механичките својства на клетките“
Комбинацијата на оптичко фаќање на дијамантски наночестички и квантно сензорирање базирано на нанодијамант може да обезбеди моќна алатка за проучување на механичките својства на клетките. Оптичкото заробување може да помогне да се задржат сензорите базирани на нанодијаманти со висока прецизност и да се овозможат попрецизни мерења во наноскала. Особено, T1 релаксометриските мерења на оптички заробените нанодијаманти може да се користат за откривање на слободните радикали во клетките. Слободните радикали се високо реактивни молекули кои можат да ги оштетат клетките и ткивата. Тие природно се произведуваат во телото поради метаболизмот, а можат да бидат предизвикани и од изложеност на фактори на животната средина како што се зрачење или токсини, вели Fatemeh Kalantarifard од Technical University of Denmark.
Употребата на оптички заробени нанодијаманти за откривање на слободните радикали нуди неколку предности, вклучувајќи висока чувствителност, неинвазивност и способност за следење на промените во времето на релаксација Т1 во реално време. Оваа техника може да се користи за проучување на ефектите на оксидативниот стрес врз клетките и може да има потенцијална примена во дијагнозата и третманот на болести како што се ракот и невродегенеративните нарушувања, додаде Kalantarifard на крајот.
Истражувањето ќе биде претставено на настанот на Optica’s Biophotonics Congress, кој ќе се одржи на крајот на април во канадскиот град Vancouver.
