Un equipo de la Universidad de la ciudad de Osaka, en colaboración con otros socios internacionales, ha demostrado un termómetro microscópico confiable y preciso que funciona en animales microscópicos vivos basados en tecnología cuántica, específicamente, detectando propiedades dependientes de la temperatura de espines cuánticos en fluorescentesnanodiamantes.
La investigación se publica en avances científicos .
El microscopio óptico es una de las herramientas más básicas para el análisis en biología que utiliza luz visible para permitir que el ojo desnudo vea estructuras microscópicas. En el laboratorio moderno, el microscopio de fluorescencia, una versión mejorada del microscopio óptico con varios biomarcadores fluorescentes,Los avances recientes en este tipo de microscopía de fluorescencia han permitido obtener imágenes en vivo de los detalles de una estructura y, a través de esto, obtener varios parámetros fisiológicos en estas estructuras, como el pH, las especies reactivas de oxígeno y la temperatura.
La detección cuántica es una tecnología que aprovecha la máxima sensibilidad de los frágiles sistemas cuánticos al entorno circundante. Las resonancias magnéticas de alto contraste son ejemplos de espines cuánticos en diamantes fluorescentes y son algunos de los sistemas cuánticos más avanzados que funcionan a la vanguardia del mundo real.Las aplicaciones de esta técnica a la biología térmica se introdujeron hace siete años para cuantificar las temperaturas dentro de las células cultivadas. Sin embargo, aún no se habían aplicado a los sistemas biológicos dinámicos donde el calor y la temperatura participan más activamente en los procesos biológicos.
El equipo de investigación decoró la superficie de los nanodiamantes con estructuras poliméricas y las inyectó C. elegans gusanos nematodos, uno de los animales modelo más populares en biología. Necesitaban conocer la temperatura base "saludable" de los gusanos. Una vez dentro, los nanodiamantes se movieron rápidamente, pero el novedoso algoritmo de termometría cuántica del equipo los rastreó con éxito y midió constantementetemperatura. Se indujo fiebre dentro de los gusanos estimulando sus mitocondrias con un tratamiento farmacológico. El termómetro cuántico del equipo observó con éxito un aumento de temperatura en los gusanos.
"Fue fascinante ver que la tecnología cuántica funciona tan bien en animales vivos y nunca imaginé que la temperatura de pequeños gusanos de menos de 1 mm de tamaño pudiera desviarse de la norma y convertirse en fiebre", dijo Masazumi Fujiwara, profesor deel Departamento de Ciencias de la Universidad de la Ciudad de Osaka. "Nuestros resultados son un hito importante que guiará la dirección futura de la detección cuántica, ya que muestra cómo contribuye a la biología".
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Materiales proporcionado por Universidad de la ciudad de Osaka . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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