La imagen muestra una representación artística de una técnica novedosa para el control de la temperatura a nanoescala dentro de una célula viva utilizando técnicas de óptica cuántica. La imagen muestra una representación de una celda que contiene nanodiamantes y nanopartículas de oro. Una nanopartícula de oro se calienta mediante un rayo láser externo y se utilizan nanodiamantes para medir la temperatura local. Crédito:Georg Kucsko
(Phys.org) —Los investigadores que trabajan en un laboratorio de la Universidad de Harvard han desarrollado una técnica que permite tomar la temperatura de las células vivas individuales. En su artículo publicado en la revista Naturaleza , el equipo describe su técnica y cuán precisas pueden ser las mediciones de temperatura tomadas con ella.
El nuevo termómetro desarrollado por el equipo sigue el trabajo de otros investigadores que han descubierto que las impurezas de un solo átomo en los cristales de diamante (que generalmente se reemplazan con un átomo de nitrógeno y una brecha de vacantes) pueden ser ultrasensibles a los cambios de temperatura; tales fluctuaciones pueden verse como un obstáculo al intentar utilizar dicho material para contener bits cuánticos, pero en el mundo biológico, se pueden utilizar para medir la temperatura con mucha precisión.
En su investigación, el equipo de Harvard inyectó un solo nanodiamante (un diamante de solo 100 nm de tamaño) en una célula humana. Una vez en su lugar, se iluminó el nanodiamante con un láser verde. Debido a que alteró el estado de giro de un electrón en la impureza, la luz que se emitió se cambió a roja. El grado en el que se cambió se utilizó luego para calcular la temperatura del interior de la celda. Siguiendo ese experimento, el equipo inyectó dos nanodiamantes en una sola célula, luego enfocó dos láseres verdes separados en ellos, luego midió la luz roja que se emitió. Esto les permitió medir la diferencia de temperatura entre dos ubicaciones en la misma celda. Próximo, el equipo inyectó un nanodiamante y una partícula de oro en la célula. Una vez en su lugar, se iluminó el nanodiamante con un láser verde, mientras que otro láser se iluminó con la partícula de oro, lo que hizo que se calentara. Ese calor se transfirió al resto de la celda y posteriormente se midió mediante el nanodiamante.
Usando esta técnica, los investigadores informan que pueden medir fluctuaciones de temperatura tan pequeñas como 0.05 Kelvin; esperan lograr mejores resultados en el futuro, ya que se han registrado fluctuaciones de temperatura tan pequeñas como 0.0018 Kelvin utilizando el dispositivo fuera de una celda. Un termómetro con tal precisión podría posiblemente usarse tanto con fines de investigación como en aplicaciones prácticas, como ayudar a distinguir (o matar) células cancerosas individuales dentro del cuerpo.
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