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  • Obtenez des diamants, prendre la température :un thermomètre quantique utilisant des nanodiamants détecte une fièvre chez de minuscules vers C. elegans

    Température de C. elegans mesurée via le suivi de nanodiamants intégrés. Crédit :Masazumi Fujiwara, Université de la ville d'Osaka

    Une équipe de l'Université de la ville d'Osaka, en collaboration avec d'autres partenaires internationaux, a démontré une fiabilité, précis, thermomètre basé sur un microscope utilisant la technologie quantique qui mesure la température des animaux microscopiques. La technologie détecte les propriétés dépendantes de la température des spins quantiques dans les nanodiamants fluorescents.

    La recherche est publiée dans Avancées scientifiques .

    Le microscope optique est l'un des outils les plus élémentaires pour l'analyse en biologie, en utilisant la lumière visible pour observer directement des structures microscopiques. Dans le laboratoire moderne, microscopie à fluorescence, une version améliorée de la microscopie optique utilisant des biomarqueurs fluorescents, est maintenant plus répandu. Les progrès récents de la microscopie à fluorescence ont permis d'imager en direct les détails d'une structure, et à travers cela, l'obtention de divers paramètres physiologiques dans ces structures, comme le pH, espèces réactives de l'oxygène et température.

    La détection quantique est une technologie qui exploite la sensibilité ultime des systèmes quantiques fragiles à l'environnement environnant. Les IRM à contraste élevé sont des exemples de spins quantiques dans les diamants fluorescents et font partie des systèmes quantiques les plus avancés fonctionnant à la pointe des applications du monde réel. Les applications de cette technique à la biologie thermique ont été introduites il y a sept ans pour quantifier les températures à l'intérieur des cellules en culture. Cependant, ils devaient encore être appliqués aux systèmes biologiques dynamiques où la chaleur et la température sont plus activement impliquées dans les processus biologiques.

    L'équipe de recherche a décoré la surface des nanodiamants avec des structures polymères et les a injectées à des vers nématodes C. elegans, l'un des animaux modèles les plus populaires en biologie. Les chercheurs ont cherché à connaître la température de base saine des vers. Une fois à l'intérieur, les nanodiamants se sont déplacés rapidement, mais le nouvel algorithme de thermométrie quantique de l'équipe les a suivis avec succès et a régulièrement mesuré la température. Les chercheurs ont provoqué une fièvre chez les vers en stimulant leurs mitochondries avec un traitement pharmacologique. Le thermomètre quantique de l'équipe a observé avec succès une augmentation de la température des vers.

    "C'était fascinant de voir la technologie quantique fonctionner si bien sur des animaux vivants, et je n'aurais jamais imaginé que la température de minuscules vers de moins de 1 mm puisse s'écarter de la norme et se transformer en fièvre, " dit Masazumi Fujiwara, maître de conférences au Département des sciences de l'Université de la ville d'Osaka. "Nos résultats sont une étape importante qui guidera l'orientation future de la détection quantique car elle montre comment elle contribue à la biologie, "


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