Diamentowa sonda kwantowa dla komórek

Co się dzieje, kiedy nanocząsteczka przenika do komórki, aby dostarczyć tam substancje aktywne? Aby się tego dowiedzieć, grupa badaczy znalazła środek, dzięki któremu można śledzić nanodiamenty posiadające atomy, w takim szczególnym stanie kwantowym, wewnątrz nowotworowych komórek HeLa.

Wiele nadziei pokładamy w nanomedycynie. Zresztą, słusznie. Ale, opierając się na nanonaukach, nadzieja ta również budzi niepokoje oraz zapytania na temat bezpieczeństwa i zagrożeń związanych z tymi nanocząsteczkami terapeutycznymi.

Prawa chemiczne są konsekwencją fizyki kwantowej, ale w skali atomu albo maleńkiej molekuły, zachowanie komórki jest w naszych czasach bardzo dobrze opisane poprzez obraz materii, który nie zaskoczyłby nawet Demokryta ani Newtona. O co tak naprawdę w tym chodzi?

Czy oznacza to, że któregoś dnia trzeba będzie zaangażować biologię kwantową, aby uzupełnić klasyczny obrazek funkcjonowania komórkowego? Środkiem, aby spróbować odpowiedzieć na te pytania, jest opracownie rodzajów nanosond, których trajektorię można będzie następnie prześledzić oraz ich zachowanie wewnątrz komórki, w szczególności w komórkach nowotworowych.

A tak właśnie próbuje zrobić grupa badaczy z Uniwersytetu w Melbourne, którzy opublikowali swój artykuł w przeglądzie Nature Nanotechnology, wyjaśniając swoje doświadczenia z nanodiamentami przenikającymi do komórek nowotworowych linii HeLa.

Kolorowe centra i rezonans magnetyczny

Te nanodiamenty posiadają punktowe wady, centra NV, złożone z atomu azotu oraz luki. Wady te składają się na kolorowe centra azot-luka, posiadające intensywną fotoluminescencję, która w dodatku jest idealnie fotostabilna w temperaturze otoczenia. Od kilku już lat, wiele ekip badawczych używa tej właściwości, aby wykonywać obraz komórkowy.

Te same kolorowe centra obdarzają nanodiamenty w właściwości magnetyczne, które pozwalają mierzyć optycznie pole magnetyczne. Można więc się posługiwać nanodiamentami jako fluorescencyjnymi markerami oraz jako sondą kwantową w środowisku komórkowym.

W teorii, powinno to pozwolić na przestudiowanie reakcji chemicznych w komórce, tak samo jak i kwestii związanych koherencją kwantową. Badacze wykazali, iż mogą skutecznie mierzyć trajektorię oraz czas koherencji kwantowej dla centrów NV w nanodiamentach, które przeniknęły do komórek HeLa, wykrywając optycznie efekty rezonansu magnetycznego.