Brug af nanodiamanter til at overvåge temperaturen inde i celler

Nanodiamonds' repertoire af applikationer udvides konstant, inklusive alt fra ultrafine belægninger til præcis lægemiddellevering.

Nu har Kyoto University og Daicel Corporation udviklet nanodiamanter til at detektere temperaturer på nanoskala inde i celler og organeller.

"Levende cellers funktioner og aktiviteter vil være tæt forbundet med den uensartede temperaturfordeling og lokaliserede temperaturændringer i disse biosystemer," bemærker forfatter Norikazu Mizuochi.

Nanodiamanter med silicium-tomgangsfarvecentre, eller SiV-centre, er af en ny generation, der kan registrere temperaturændringer inde i celler ved at måle luminescens.

"Popbølgelængden af ​​luminescensspektret skifter lineært, hvilket for det meste er i overensstemmelse med SiV'ernes spektrale adfærd i bulk-diamanter og viser os den mulige fremtid for al-optisk nanoskala termometri," siger forfatteren.

Alternativt udviser nanodiamanter indeholdende farvecenter, især nitrogenfritidscentre, højtemperaturfølsomhed ved brug af laserlys og mikrobølgebestråling og er fordelagtige i biologiske anvendelser på grund af deres lave cytotoksicitet og stabile luminescens.

Typisk er temperaturmålbare nanopartikler større end 100 nm - relativt massive i nanoskalaen - potentielt skadelige celler. Mizuochis team er dog lykkedes med at skabe den mindste nanodiamanttermometri med en gennemsnitlig størrelse på 20 nm, inklusive andre farvecentre såsom NV-centre. Denne nanopartikel muliggør jævnere indtrængen i organeller samt temperaturføling med sub-kelvin-præcision.

"For at undersøge temperaturresponsen af ​​vores polymer-coatede og størrelsesudvalgte SiV-holdige nanodiamanter eller SiV-DND'er brugte vi et temperaturkontrolleret mikroskop til at måle luminescensspektret af en række SiV-DND'er," tilføjer Mizuochi.

Kombinationen af ​​denne teknologi med multi-farve billeddannelse og forbedring af temperaturføling ved at optimere antallet af SiV-centre pr. partikel er en del af næste trin i forskerholdets udvikling af højpræcisions nanodiamanter.

Forskningen blev offentliggjort i Carbon . + Udforsk yderligere

Ny måde at udvinde temperatur fra lys udsendt af en diamantdefekt