Quantum termometer gebruik van nanodiamonds sintuie 'n "koors" in klein wurms C. elegans

meet van die temperatuur van voorwerpe op 'n nanometer-skaal het 'n lang uitdaging, veral in lewende biologiese monsters, as gevolg van die gebrek aan akkurate en betroubare nanothermometers . 'N internasionale span navorsers het 'n kwantum tegnologie te ondersoek temperatuur besef op 'n nanometer-skaal, en 'n "koors" in klein nematode wurms waargeneem onder farmakologiese behandeling. Dit versterk die verband tussen kwantum sensing en biologie en bodes in roman termiese beelding tegnologie in biomediese navorsing.

Die navorsing is gepubliseer in Science Voorskotte.

Die optiese mikroskoop is een van die mees basiese gereedskap vir analise in biologie wat gebruik sigbare lig te laat dat die blote oog te mikroskopiese strukture te sien. In die moderne laboratorium, fluoressensie mikroskoop, 'n verbeterde weergawe van die optiese mikroskoop met verskeie fluorescent biomerkers, is meer dikwels gebruik. Onlangse vooruitgang in so 'n fluoressensie mikroskopie het toegelaat vir live beelding van die besonderhede van 'n struktuur, en deur middel van hierdie, die verkryging van verskillende fisiologiese parameters in hierdie strukture, soos pH, reaktiewe suurstof spesies, en temperatuur.

Quantum sensing is 'n tegnologie wat die uiteindelike sensitiwiteit van broos kwantum stelsels om die omliggende omgewing uitbuit. Hoë-kontras MRI's is voorbeelde van kwantum draai in fluorescent diamante en is 'n paar van die mees gevorderde kwantum stelsels werk aan die voorpunt van die werklike wêreld aansoeke. Aansoeke van hierdie tegniek te warm biologie is sewe jaar gelede ingestel om te kwantifiseer temperature binne gekweekte selle. Maar hulle het nog nie toegepas word op dinamiese biologiese sisteme waar hitte en temperatuur meer aktief betrokke is in biologiese prosesse.

Die navorsingspan versier die oppervlak van die nanodiamonds met polimeer strukture en ingespuit hulle C. elegans nematode wurms, een van die gewildste model diere in biologie. Wat hulle nodig het om die basis "gesonde" temperatuur van die wurms ken. Sodra binne, die nanodiamonds verskuif vinnig maar roman kwantum die span se thermometry algoritme hulle suksesvol opgespoor en stadig maar seker gemeet die temperatuur. A koors is binne die wurms veroorsaak deur die stimulering van hul mitochondria met 'n farmakologiese behandeling. Die span se kwantum termometer suksesvol waargeneem 'n temperatuur toename in die wurms.

"Dit was fassinerend om kwantum tegnologie werk sien so goed in lewende diere en ek het nooit die temperatuur van klein wurms verbeel minder as 1 mm in grootte van die norm kon afwyk en ontwikkel in 'n koors," sê Masazumi Fujiwara, 'n dosent by die Departement Natuurwetenskappe aan Osaka City University. "Ons resultate is 'n belangrike mylpaal wat die toekomstige rigting van kwantum sensing sal lei as dit wys hoe dit bydra tot die biologie,"

bron: Osaka City University. "Quantum thermometer using nanodiamonds senses a 'fever' in tiny worms C. elegans." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 September 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200911141739.htm>.