Une équipe de l'Université d'Osaka, en collaboration avec d'autres partenaires internationaux, a démontré un thermomètre microscopique fiable et précis qui fonctionne sur des animaux microscopiques vivants basés sur la technologie quantique, en particulier, détectant les propriétés dépendant de la température des spins quantiques dans les nanodiamants fluorescents.




La recherche est publiée dans Science Innovations.

Le microscope optique est l'un des outils d'analyse les additionally basiques en biologie qui utilise la lumière noticeable pour permettre à l'œil nu de voir des structures microscopiques. Dans le laboratoire moderne, le microscope à fluorescence, une edition améliorée du microscope optique avec divers biomarqueurs fluorescents, est moreover fréquemment utilisé. Les progrès récents dans une telle microscopie à fluorescence ont permis l'imagerie en immediate des détails d'une construction, et à travers cela, l'obtention de divers paramètres physiologiques dans ces constructions, tels que le pH, les espèces réactives de l'oxygène et la température.




La détection quantique est une technologie qui exploite la sensibilité ultime des systèmes quantiques fragiles à l'environnement environnant. Les IRM à contraste élevé sont des exemples de spins quantiques dans les diamants fluorescents et font partie des systèmes quantiques les plus avancés travaillant à la pointe des apps du monde réel. Les programs de cette method à la biologie thermique ont été introduites il y a sept ans pour quantifier les températures à l'intérieur des cellules cultivées. Cependant, ils n'avaient pas encore été appliqués aux systèmes biologiques dynamiques où la chaleur et la température sont plus activement impliquées dans les processus biologiques.

L'équipe de recherche a décoré la surface des nanodiamants avec des constructions polymères et les a injectées à des vers nématodes C. elegans, l'un des animaux modèles les furthermore populaires en biologie. Ils avaient besoin de connaître la température de foundation « saine » des vers. Une fois à l'intérieur, les nanodiamants se déplaçaient rapidement, mais le nouvel algorithme de thermométrie quantique de l'équipe les a suivis avec succès et mesuré régulièrement la température. Une fièvre a été induite dans les vers en stimulant leurs mitochondries avec un traitement pharmacologique. Le thermomètre quantique de l'équipe a observé avec succès une augmentation de la température des vers.

« C'était fascinant de voir la technologie quantique fonctionner si bien chez les animaux vivants et je n'avais jamais imaginé que la température de minuscules vers de moins de 1 mm pouvait s'écarter de la norme et se transformer en fièvre », a déclaré Masazumi Fujiwara, conférencier au Département. of Science à l'Université d'Osaka. « Nos résultats sont une étape importante qui guidera l'orientation foreseeable future de la détection quantique automobile elle montre remark elle contribue à la biologie »,