คุณใช้อุณหภูมิของหนอนอย่างไร? แน่นอนด้วยควอนตัมเทอร์โมมิเตอร์ นี่คือสิ่งที่นักวิจัยประสบความสำเร็จโดยใช้อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเพชรนาโนที่มีศูนย์ข้อบกพร่องของไนโตรเจน (NV) ซึ่งเป็นเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ เทคนิคใหม่นี้อาจมีความสำคัญสำหรับการใช้งานทางคลินิกต่างๆ คุณอาจถามว่าทำไมต้องวัดอุณหภูมิของหนอน? สาเหตุประการหนึ่งคืออุณหภูมิภายใน
สิ่งมีชีวิต
เป็นตัววัดโดยตรงของกิจกรรมทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นภายใน การลงลึกไปถึงช่วงอุณหภูมิระดับซับไมครอน เช่นเดียวกับในงานใหม่นี้ ควรให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับกิจกรรมของเซลล์และโมเลกุล นี่อาจมีความสำคัญสำหรับการใช้งานทางคลินิก เช่น การถ่ายภาพโครงสร้างเนื้อเยื่อย่อยของสมอง
การแสดงภาพความแตกต่างของเนื้องอก และการทำแผนที่ เพื่อยกตัวอย่างเพียงสามตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะลดขนาดของเทอร์โมมิเตอร์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพให้เหลือขนาดเล็กเท่านี้
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเกิดขึ้นของนาโนเทอร์โมมิเตอร์แบบเปล่งแสง เช่น หัววัดระดับโมเลกุล
ที่ตอบสนองต่อความร้อนและอนุภาคนาโน ที่สามารถเอาชนะข้อจำกัดทางเทคนิคนี้ได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ผลิตขึ้นจนถึงตอนนี้ยังไม่แข็งแรงพอสำหรับการใช้งานในระยะยาว และสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในช่วงเวลาที่ค่อนข้างนานเท่านั้น (ชั่วโมง) พวกเขายังไม่เข้ากันได้
ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์ นาโนไดมอนด์ควอนตัมเทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้ในการศึกษาใหม่มีแนวโน้มที่ดีหลายประการ โพรบทำจากนาโนไดมอนด์ซึ่งมีจุดบกพร่องตามธรรมชาติที่เรียกว่า สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของคาร์บอนที่อยู่ติดกันสองอะตอมในตาข่ายเพชรถูกแทนที่ด้วยอะตอมของไนโตรเจน
และไซต์ขัดแตะที่ว่างเปล่าไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนพิเศษที่ยังคงไม่มีการจับคู่และทำหน้าที่เป็นสปินเดี่ยว การหมุนนี้สามารถ “ขึ้น” หรือ “ลง” หรือซ้อนทับกันของทั้งสอง ตรวจสอบสถานะของมันได้โดยการส่องเพชรด้วยแสงเลเซอร์และบันทึกความเข้มและความถี่ของการเรืองแสงที่ปล่อย
ออกมา
NVs ในนาโนไดมอนด์นั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเป็นโพรบทางชีวภาพ เนื่องจากไม่เป็นพิษ ถ่ายภาพได้ มีพื้นผิวที่สามารถใช้งานได้และสามารถแทรกเข้าไปในเซลล์ที่มีชีวิตได้อย่างง่ายดาย พวกมันยังถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อม ซึ่งหมายความว่าพฤติกรรมควอนตัมของพวกมันจะไม่ได้รับผลกระทบทันที
จากความผันผวนของความร้อนโดยรอบ และสามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กที่อ่อนมากซึ่งมาจากการหมุนทางอิเล็กทรอนิกส์หรือนิวเคลียร์ในบริเวณใกล้เคียง ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นโพรบเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่มีความไวสูงซึ่งสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงการหมุนเฉพาะที่ในวัสดุในระยะทาง
ไม่กี่สิบนาโนเมตร และตรงกันข้ามกับเทคนิคการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) แบบเดิมในทางชีววิทยา ซึ่งต้องใช้การหมุนนับล้านครั้งเพื่อสร้างสัญญาณที่วัดได้ ข้อบกพร่องของ NV สามารถตรวจจับการหมุนของเป้าหมายแต่ละรายการได้ด้วยความแม่นยำเชิงพื้นที่ระดับนาโน
เวิร์มสุขภาพดี vs เวิร์มมีไข้ในการทดลองของพวกเขาด้วยโครงสร้างพอลิเมอร์และฉีดเข้าไปในหนอนไส้เดือนฝอย (หนึ่งในแบบจำลองสัตว์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในชีววิทยา) เซ็นเซอร์เริ่มต้นด้วยการอ่านค่าอุณหภูมิพื้นฐานที่ “ดีต่อสุขภาพ” ของสิ่งมีชีวิต โดยเป็นการเลื่อนความถี่ของเรโซแนนซ์
แม่เหล็กที่ตรวจพบทางแสงของศูนย์ข้อบกพร่อง NV เนื่องจากเพชรนาโนเคลื่อนที่ภายในหนอนได้เร็วกว่าในเซลล์เพาะเลี้ยง นักวิจัยจึงพัฒนาอัลกอริธึมการติดตามอนุภาคอย่างรวดเร็ว พวกเขายังรวมตัวกรองแก้ไขข้อผิดพลาดที่คำนึงถึงโครงสร้างร่างกายของหนอน ซึ่งสามารถทำให้เกิดความผันผวน
อย่างมาก
ในความเข้มของแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ปล่อยออกมา และสามารถสร้างสิ่งประดิษฐ์ในการวัดอุณหภูมิได้ ต่อมา ทีมงานซึ่งรายงานผลงานของพวกเขาได้กระตุ้น “ไข้” เทียมในเวิร์มโดยกระตุ้นไมโทคอนเดรียด้วยสารเคมี เซ็นเซอร์ของพวกเขาบันทึกอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นได้สำเร็จด้วยความแม่นยำ
ประมาณ ±0.22°C“เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ได้เห็นเทคโนโลยีควอนตัมทำงานได้ดีในสัตว์ที่มีชีวิต และฉันไม่เคยคิดมาก่อนว่าอุณหภูมิของหนอนตัวจิ๋วที่มีขนาดน้อยกว่า 1 มม. อาจเบี่ยงเบนไปจากปกติและกลายเป็นไข้ได้” ฟูจิวาระกล่าว “ผลลัพธ์ของเราเป็นก้าวสำคัญที่จะชี้นำทิศทางในอนาคตของการตรวจจับควอนตัม
พัลส์ไฟฟ้าสามารถส่งสัญญาณเหตุการณ์การยึดและการปลดโพรบได้อย่างเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และทำให้อุปกรณ์สามารถสื่อสารตำแหน่งของโพรบได้ และทีมงานได้ทดสอบเซ็นเซอร์ใหม่ใน เนื้อเยื่อกระเพาะ อาหารของมนุษย์ในสัตว์ทดลองและในร่างกายสัตว์ในกระเพาะหมู ในสุกร อุปกรณ์ยังคง
อยู่เป็นเวลาถึงสองชั่วโมงหลังจากที่ถูกกลืนเข้าไปและจัดตำแหน่งตัวเองไปตามเยื่อบุกระเพาะอาหาร ขณะใช้งาน อุปกรณ์ดังกล่าวจะกระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อทั่วเนื้อเยื่อตามกำหนดเวลานักวิจัยยังใช้อุปกรณ์นี้ในสุกรที่ตื่นตัว อุปกรณ์เหล่านี้ถูกหมูกินในขณะท้องว่าง จากนั้น ตามที่ออกแบบไว้
เซ็นเซอร์จะแยกออกจากกันโดยธรรมชาติหลังจากที่หมูกินและย่อยอาหารแล้ว ในกรณีที่ไม่มีการย่อยอาหาร โดยการปรับให้อยู่ในจุดเดียวบนเนื้อเยื่อ อุปกรณ์สามารถทำการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในระดับจุลภาคเป็นระยะเวลานาน[เทคโนโลยีปรับทิศทางตัวเองสำหรับการฉีดและการกระตุ้นจุลภาคด้วยไฟฟ้า]
ความสามารถในการยึดและการส่งสัญญาณของผนังเนื้อเยื่อสามารถเปิดใช้งานแอปพลิเคชันใหม่สำหรับอุปกรณ์ที่กินเข้าไปได้ซึ่งมุ่งเน้นไปที่เนื้อเยื่อมากกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบ” ผู้เขียนเขียนเนื่องจากมันแสดงให้เห็นว่ามันมีส่วนช่วยทางชีววิทยาอย่างไร”
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
