مستشعر الألماس يلتقط الإشارة المغناطيسية للخلية الحية ⚡ экспресс
تُستخدم الملاقط البصرية إلى جانب المجهر الفلوري على نطاق واسع لتحليل الخلايا المنفردة، لكن الفلورية محدودة بظواهر الوميض والتبييض الضوئي والتألق الذاتي للأنسجة الحيوية. طُوّر نهج بديل: دُمجت المغناطيسية الكمومية باستخدام مراكز النيتروجين-فجوة (مراكز NV) في الألماس مع نظام الملقط البصري. مكّن ذلك من تحقيق التقاط ومعالجة دقيقة للخلايا المنفردة في بيئة موائع دقيقة مع تسجيل الاستجابة المغناطيسية في آنٍ واحد. بلغت الإشارة المغناطيسية من الخلية الموسومة بجسيمات نانوية مغناطيسية 89 ميكروتسلا، بينما كان مستوى ضجيج الخلايا غير الموسومة 3.9 ميكروتسلا. يتغلب هذا الأسلوب على قيود الفلورية المذكورة، مما يتيح كشفًا عالي الدقة للخلايا المنفردة. المنصة واعدة لدراسة النشاط الخلوي في البيئات الحيوية الدقيقة، كتشخيص الأمراض أو فرز الخلايا.
غالباً ما يميز علماء الأحياء الخلايا بجزيئات مضيئة - وهذا أشبه بالبحث عن ضوء خافت وسط الدخان. الضوء ينطفئ بسرعة، والدخان يسبب تشويشاً. استبدل العلماء هذا النهج ببوصلة مغناطيسية: زوّدوا الخلايا بجسيمات نانوية ممغنطة، وتُقرأ إشاراتها بواسطة مستشعر ألماسي مزوّد بـ مراكز NV في مصفوفة الكربون - عيوب اصطناعية، تشبه إبرة البوصلة في استجابتها الدقيقة للمجال المغناطيسي. يُوضع المستشعر في ملقط ضوئي - شعاع ليزر يمسك الخلية في تيار من سائل دون لمسها - وتُقاس زاوية انحراف "الإبرة" المغناطيسية. حتى خلية واحدة موسومة تُنتج إشارة واضحة تبلغ 89 ميكروتسلا، مع ضوضاء لا تتجاوز 3.9 - وكأن البوصلة تلتقط أنفاس مغناطيس صغير. المدهش أن مستشعر الألماس شديد الحساسية لدرجة أنه يستطيع رصد المجال المغناطيسي لإلكترون واحد - دون الحاجة إلى معدات ضخمة. هذه "العين المغناطيسية" تفتح الطريق لتشخيص الأمراض مباشرة داخل الجسم، عبر تتبع التغيرات في الزمن الحقيقي.
🎯 مراكز NV في الألماس هي عيوب اصطناعية: ذرة نيتروجين تجاور فراغاً في الشبكة البلورية. حساسيتها تتيح التقاط المجال المغناطيسي لإلكترون واحد على بُعد بضعة نانومترات.
🎬 هذه الدقة تقربنا من الماسحات الطبية الخيالية - مثل جهاز الترايكوردر من "ستار تريك" الذي يشخص الأمراض من خلية واحدة.