Små diamantstjernekastere kan være nøglen til store fremskridt inden for biomedicinsk billedteknologi

(PhysOrg.com) -- Et team af forskere, ledet af Macquarie University Associate Professor James Rabeau, har opdaget, at egenskaberne ved lys, der udsendes fra små isolerede nano-diamanter, er helt anderledes end deres større slægtninge.

Opdagelsen kan bane vejen for den fremtidige udvikling af mere nøjagtige biobilledteknikker, der bruges til at diagnosticere og spore komplekse biologiske processer.

Forskningen, udført af et hold, der omfattede forskere fra Macquarie, ANU, CSIRO og University of Queensland, blev offentliggjort i det prestigefyldte internationale tidsskrift, Natur nanoteknologi , i dag.

For første gang, forskerne var i stand til at visualisere et enkelt blinkende lyssignal, der udsendes fra en enkelt isoleret nano-diamant, sagde Rabeau.

"Vi fandt ud af, at egenskaberne af lyset i disse nano-diamanter er væsentligt forskellige fra større diamanter, og dette er et vigtigt videnskabeligt fingerpeg om, hvordan lyset ændres afhængigt af størrelsen af ​​krystallen, " han sagde.

"I større diamanter, lysemissionen eller fluorescensen er velkendt for at forblive stabil, i det væsentlige immun over for at blinke til og fra. Men vi fandt ud af, at når atomerne er fanget i nano-diamanter, som er meget mindre, de begynder at opføre sig lidt anderledes.”

Rabeau og hans team demonstrerede også, at den uregelmæssige fluorescensadfærd kunne vendes ved at indkapsle diamanterne i en polymerkappe.

Rabeau sagde, at dette er et stort skridt i udviklingen af ​​eksisterende ideer om at bruge nano-diamanter til biobilleddannelse, og kan faktisk varsle nye teknologier, der udnytter brugen af ​​den blinkende optiske funktion. Når det er knyttet til et biologisk molekyle, som et protein, et lys, der udsendes fra en nano-diamant, kan give forskere mulighed for mere præcist at spore, hvor den bevæger sig i kroppen.

Proteiner i sig selv er stort set usynlige, men ved at fastgøre lyse sonder som nano-diamanter, det er muligt at se, hvor de er, og hvor de rejser hen. Eksisterende teknikker anvender andre typer "fluorescerende prober" i biomedicinsk billeddannelse, men de kan ofte slukke eller blive mørke og kan være giftige i en levende krop, sagde Rabeau.

De bittesmå syntetisk fremstillede diamanter er omkring fem nanometer i størrelse og mere end tusind gange mindre end bredden af ​​et menneskehår. Rabeau og hans team, sammen med adskillige andre grupper rundt om i verden, mener, at nano-diamanter har potentialet til at blive brugt effektivt i et biologisk miljø som lav toksicitet og stabile selvlysende sonder. Fremstilling af disse diamanter, som er fluorescerende og nu små nok til ikke at forstyrre biologiske processer, er et stort skridt mod praktisk biomedicinsk billeddannelse ved hjælp af nano-diamanter.