Un equipo de la Universidad de la Ciudad de Osaka, en colaboración con otros socios internacionales, ha demostrado una fiabilidad preciso, Termómetro microscópico de tecnología cuántica que mide la temperatura de animales microscópicos. La tecnología detecta las propiedades dependientes de la temperatura de los espines cuánticos en nanodiamantes fluorescentes.

La investigación se publica en Avances de la ciencia .

El microscopio óptico es una de las herramientas más básicas para el análisis en biología, utilizando luz visible para observar estructuras microscópicas directamente. En el laboratorio moderno, microscopio fluorescente, una versión mejorada de microscopía óptica que utiliza biomarcadores fluorescentes, ahora está más extendido. Los avances recientes en microscopía de fluorescencia han permitido obtener imágenes en vivo de los detalles de una estructura, y a través de esto, obteniendo diversos parámetros fisiológicos en estas estructuras, como el pH, especies reactivas de oxígeno y temperatura.

La detección cuántica es una tecnología que explota 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 trabajan a la vanguardia de las aplicaciones 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, todavía no se habían aplicado a los sistemas biológicos dinámicos en los que 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 a gusanos nematodos C. elegans, uno de los animales modelo más populares en biología. Los investigadores buscaron 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 la temperatura de manera constante. Los investigadores indujeron 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 del 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, "