Алмазный нанотермометр помог измерить температуру внутри отдельной живой клетки

В течение последних 270 лет ртутный термометр служил человечеству верой и правдой. Но иногда требуются более компактные решения, например, для определения температуры внутри живой клетки. Исследователи из Гарвардского университета разработали новую методику измерения температур микроскопических структур с использованием лазеров и алмазных кристаллов нанометровых размеров, которая позволяет регистрировать температурные колебания в 0,05 градуса по шкале Кельвина.

В основе технологии лежат квантовые свойства алмаза. В алмазных кристаллах с NV-центром (nitrogen-vacancy center — дефект кристаллической решетки, связанный с замещением атома углерода атомом азота) электронный спин начинает зависеть от температуры центра. Отражение лазерного луча от одного из таких микроскопических алмазов показало такую зависимость.

Высокая химическая инертность алмаза позволяет использовать его в жестких условиях. По той же причине данная технология подходит для измерения широкого диапазона температур.

В ходе эксперимента ученые вживили в отдельную клетку два наноалмаза. Используя отражение света, они измерили разность температур между двумя точками в одной клетке. Далее исследователи инжектировали в живую клетку наноалмаз и золотую частицу, после чего направили на них лазерный луч. Золото, нагреваясь, передавало тепло клетке. Повышение температуры в отдельных частях клетки регистрировалось с помощью алмазного нанотермометра. Результаты исследования были опубликованы в свежем выпуске научного журнала Nature.

Что это означает на практике? Как считают ученые, нанотермометр поможет управлять биологическими процессами на субклеточном уровне, например, обнаруживать и уничтожать индивидуальные раковые клетки внутри организма.

Федеральная комиссия связи (США) тем временем заинтересовалась связью сотовых телефонов с развитием рака.