Les chercheurs utilisent de minuscules diamants pour créer intra

Les nanodiamants piégés optiquement pourraient être utilisés pour mesurer la température, les champs magnétiques et d'autres propriétés à l'intérieur des cellules vivantes

OPTIQUE

image : Schéma de la configuration optique utilisée pour le piégeage optique (a) avec une image du nanodiamant fluorescent (FND) à l'intérieur d'une cellule leucémique (b).Voir plus

Crédit : Fatemeh Kalantarifard, Université technique du Danemark

Des chercheurs utilisent de minuscules diamants pour créer des capteurs intracellulaires

Les nanodiamants piégés optiquement pourraient être utilisés pour mesurer la température, les champs magnétiques et d'autres propriétés à l'intérieur des cellules vivantes

VANCOUVER – Les chercheurs ont développé une nouvelle façon d'étudier la dynamique complexe au sein des cellules vivantes en utilisant des particules de nanodiamant piégées optiquement comme capteurs intracellulaires. À l'aide de pinces optiques personnalisées, l'équipe de recherche a piégé les particules dans la cellule à faible puissance pendant que la cellule était vivante. Ce travail représente une avancée importante dans la détection quantique, qui tire parti de la mécanique quantique pour analyser les changements au niveau atomique.

Les chercheurs ont utilisé des pincettes optiques pour piéger les particules de nanodiamant à l'intérieur de cellules leucémiques individuelles, puis ont démontré comment les particules peuvent être utilisées pour mesurer le bruit magnétique dans la cellule. Fatemeh Kalantarifard de l'Université technique du Danemark détaillera les travaux du Congrès sur la biophotonique d'Optica qui se tiendra à Vancouver, en Colombie-Britannique et en ligne du 23 au 27 avril 2023. La présentation de Kalantarifard est prévue le lundi 24 avril de 15h00 à 15h15 PDT (UTC - 07h00).

Nanodiamants piégés optiquement Les nanodiamants fluorescents (FND) ont suscité l'intérêt en tant qu'émetteurs et capteurs prometteurs pour diverses applications. L'une des propriétés les plus remarquables des FND est la détection de paramètres physiques, notamment la température et le champ magnétique, par détection quantique. La détection quantique du diamant est basée sur un défaut paramagnétique du diamant, le centre de lacune d'azote (NV), qui permet de lire le spin électronique dépendant de la température et du champ magnétique à l'échelle nanométrique.

Récemment, des chercheurs ont utilisé des nanodiamants fluorescents contenant des centres NV comme capteurs intracellulaires. Dans le travail présenté lors de la conférence, les chercheurs ont combiné le piégeage des FND avec des techniques de mesure de photoluminescence basées sur le spin courantes dans la détection à base de diamant dans une seule cellule. Les FND ont d'abord été endocytosés par des cellules d'une lignée cellulaire de leucémie humaine, puis ils ont été piégés par un laser proche infrarouge (longueur d'onde de 1064 nm) à faible puissance pendant que la cellule restait en vie.

Détection à l'échelle nanométrique Une fois les nanodiamants en place dans les cellules et/ou à la surface des cellules, les chercheurs ont effectué des mesures de relaxométrie T1 pour tester leurs capacités de détection. Cette méthode consiste à allumer et à éteindre une impulsion laser verte (longueur d'onde de 532 nm) qui polarise les spins électroniques des centres NV, puis les laisse revenir à l'équilibre. Étant donné que la configuration polarisée présente une fluorescence plus forte que l'état d'équilibre, les chercheurs déterminent le taux de relaxation du spin en surveillant optiquement le niveau d'intensité de la fluorescence.

Étant donné que le bruit magnétique dans l'environnement environnant affecte le taux de relaxation du spin, la comparaison des taux de relaxation du spin entre des nanodiamants positionnés à différents endroits permet aux chercheurs de cartographier le bruit magnétique à l'intérieur de la cellule. La démonstration montre que les nanodiamants fluorescents piégés optiquement pourraient représenter une méthode précise et flexible pour analyser des propriétés telles que le champ magnétique et la température dans les cellules vivantes.

« La combinaison du piégeage optique des nanoparticules de diamant et de la détection quantique à base de nanodiamant peut fournir un outil puissant pour étudier les propriétés mécaniques des cellules. Le piégeage optique peut aider à maintenir les capteurs à base de nanodiamant avec une grande précision, permettant des mesures plus précises à l'échelle nanométrique. générés par l'exposition à des facteurs environnementaux tels que les radiations ou les toxines », a déclaré Kalantarifard. « L'utilisation de nanodiamants optiquement piégés pour la détection des radicaux libres offre plusieurs avantages, notamment une sensibilité élevée, un caractère non invasif et la capacité de surveiller les changements en temps réel du temps de relaxation T1. Cette technique peut être utilisée pour étudier les effets du stress oxydatif sur les cellules et peut avoir des applications potentielles dans le diagnostic et le traitement de maladies telles que le cancer et les troubles neurodégénératifs.

À propos du congrès Optica Biophotonics Optica Biophotonics Congress est une réunion annuelle qui se concentre sur l'optique biomédicale et l'optique dans les sciences de la vie en alternance. La réunion 2023, Optica Biophotonics Congress: Optics in the Life Sciences, explore les derniers outils et techniques d'imagerie optique en mettant l'accent sur les techniques avancées d'imagerie microscopique et les applications connexes. La réunion sera présentée dans un format de conférence hybride avec des options de participation en personne et virtuelles. Plus d'informations sur https://www.optica.org/en-us/events/congress/biophotonics_congress/.

Contact média : [email protected]

Clause de non-responsabilité: AAAS et EurekAlert ! ne sont pas responsables de l'exactitude des communiqués de presse publiés sur EurekAlert! par les institutions contributrices ou pour l'utilisation de toute information via le système EurekAlert.