Nanodeimantinis termometras individualioms ląstelėms

cell schematic

Mokslininkai, dirbantys Harvardo universiteto laboratorijoje sukūrė metodą, kuris leidžia pamatuoti atskirų gyvų ląstelių temperatūrą. Išspausdintame žurnale „Nature“ straipsnyje, jie aprašo  tikslaus temperatūros pamatavimo metodą.

cell_schematic
Piešinys demonstruoja naują temperatūros kontrolės gyvos ląstelės viduje, metodą, pasinaudojant kvantinės optikos principais. Vaizdas rodoląstelę, kurioje nanodeimantukai ir aukso nanodalelės. Aukso nanodalelių šildomas išorinio lazerio spinduliu ir nanodeimantukai naudojami kaip zondas kontroliuoti lokaliai temperatūrai.  Piešinys: Georg KUCSKO

Šis naujas termometras, sukurtas tyrėjų komandos, kurie nustatė, kad  deimantiniuose kristaluose pavienių atomų priemaišos (kurie paprastai yra azoto atomai) gali būti ultrajautrios temperatūros pokyčiams. Tokie nepastovumai gali būti vertinami kaip kliūtis, bandant panaudoti tokias medžiagas kvantiniams bitams laikyti, tačiau biologiniuose objektuose jie gali būti panaudojami labai tiksliems temperatūros matavimams.

Savo moksliniame tyrime Harvardo mokslininkai injekavo vieną  nanodeimantuką (kristalas vos 100 nm dydžio) į žmogaus ląstelę. Apie šio matavimo principo pagrindus smulkiau rasti čia.  Žalias lazeris švietė tiksliai į  nanodeimantuką. Kadangi lazeris pakeitė priemaišų elektrono sukinį, šviesa, kuri buvo išspinduliuojama pasikeitė į raudoną. Pasikeitimo laipsnis buvo naudojamas apskaičiuoti ląstelės vidinei temperatūrai. Kitame eksperimente, injekavus du nanodeimantukus į vieną ląstelę ir nukreipus du atskirus žalius lazerius ant jų, matuojama raudoną šviesą, kuri buvo išspinduliuojama. Tai leido jiems įvertinti temperatūrų skirtumą tarp dviejų vietų toje pačioje ląstelėje. Kitas eksperimentas – injekavimas nanodeimantukų ir aukso dalelių į ląstelę. Kai žalias lazeris buvo nukreiptas į nanodeimantukus o kitas lazeris – į aukso dalelę jai pašildyti. Šilumos perėjo į likusią ląstelę ir vėliau buvo pamatuota nanodeimanto išspinduliuota šviesa.
Naudodami šią metodiką mokslininkams pavyko pamatuoti temperatūros pokyčius net 0,05 Kelvino, ir jie tikisi pasiekti geresnių rezultatų ateityje – temperatūros pokyčius net 0,0018 Kelvino, kas tuo metodu jau yra pasiekta, matuojant ne ląstelėje…

Skaityt toliau: http://phys.org/news