使用纳米金刚石的量子温度计感测微小蠕虫中的“发烧”

时间：2021-10-11 12:52:02 来源：

秀丽隐杆线虫的温度是通过跟踪嵌入的纳米金刚石来测量的。

大阪市立大学的一个团队与其他国际伙伴合作，证明了一种可靠且精确的基于显微镜的温度计，该温度计可用于基于量子技术的活体微观动物，特别是可检测荧光纳米金刚石中量子自旋的温度依赖性。

该研究今日（2020年9月11日）发表在《科学进展》上。

光学显微镜是生物学分析中最基本的工具之一，它使用可见光让肉眼看到微观结构。在现代实验室中，荧光显微镜是具有各种荧光生物标记物的光学显微镜的增强版本。这种荧光显微镜的最新进展允许对结构的细节进行实时成像，并由此获得这些结构中的各种生理参数，例如pH，活性氧和温度。

量子感测是一项利用脆弱的量子系统对周围环境的最终敏感性的技术。高对比度MRI是荧光钻石中量子自旋的例子，并且是在实际应用中处于最前沿的一些最先进的量子系统。该技术在七年前就被引入热生物学领域，以量化培养细胞内的温度。但是，它们尚未应用于热和温度更积极地参与生物过程的动态生物系统。

研究小组用聚合物结构装饰了纳米金刚石的表面，并将其注入到C中。线虫蠕虫，生物学上最受欢迎的模型动物之一。他们需要知道蠕虫的基本“健康”温度。进入内部后，纳米金刚石迅速移动，但是该团队的新型量子测温算法成功地对其进行了跟踪并稳定地测量了温度。通过药理治疗刺激线粒体，在蠕虫内诱发发烧。该小组的量子温度计成功地观察到了蠕虫的温度升高。

该系讲师藤原正澄说：“看到量子技术在活体动物中如此出色地表现出令人着迷，而且我从未想到小于1毫米大小的细小蠕虫的温度会偏离正常值并发展为发烧。”大阪市立大学理学士学位。“我们的研究结果是一个重要的里程碑，它将指导量子传感的未来方向，因为它显示了量子传感对生物学的贡献。”

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参考：Masazumi Fujiwara，Simo Sun，Alexander Dohms，Yoshi Nishimura，Ken Suto，Yuka Takezawa，Oshimi Keisuke，Li Zhao，Nikola Sadzak，Yumi Umehara，Yoshio Teki，Naoki Komatsu，Oliver Benson，Shikano Yutaka和Erik Kage-Nakadai，2020年9月11日，《科学进展》。
10.1126 / sciadv.aba9636

大阪市立大学的战略赠款带动了来自四个国家的六个机构的跨学科和国际合作，包括大阪市立大学，庆应义University大学，日本京都大学，柏林洪堡大学（德国），东吴大学（中国）和查普曼大学（美国）。

这项研究是由藤原，孙，多姆斯，西村，Suto，竹泽，Oshimi，Zhao，Sadzak，Umehara，Teki，小松，Benson，Shikano和Kage-Nakadai共同撰写的。

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