Sensor de diamante capta la señal magnética de una célula viva ⚡ экспресс
Las pinzas ópticas combinadas con microscopía de fluorescencia se utilizan ampliamente para el análisis de células individuales, pero la fluorescencia está limitada por efectos de parpadeo, fotoblanqueo y autofluorescencia de los tejidos biológicos. Se desarrolló un enfoque alternativo: se integró magnetometría cuántica basada en centros nitrógeno-vacante (centros NV) en diamante en el sistema de pinzas ópticas. Esto permitió lograr una captura y manipulación precisas de células individuales en un entorno microfluídico, junto con el registro simultáneo de la respuesta magnética. La señal magnética de la célula marcada con nanopartículas magnéticas fue de 89 µT, mientras que el nivel de ruido de las células no marcadas fue de 3.9 µT. El método supera dichas limitaciones de la fluorescencia, ofreciendo una detección de alta precisión de células individuales. La plataforma es prometedora para estudiar la actividad celular en microentornos biológicos, por ejemplo, para el diagnóstico de enfermedades o la clasificación de células.
Los biólogos suelen marcar las células con moléculas luminosas, como buscar una lucecita tenue en el humo. La luz se apaga rápido y el humo genera interferencias. Los científicos sustituyeron este enfoque por una brújula magnética: las células recibieron diminutas partículas magnetizadas, y la señal la lee un sensor de diamante con centros NV en una matriz de carbono — defectos artificiales que, como la aguja de una brújula, reaccionan con sensibilidad al campo magnético. El sensor se coloca en una pinza óptica — un rayo láser que sujeta las células en un flujo de líquido sin tocarlas— y se mide la desviación de la 'aguja' magnética. Incluso una sola célula marcada produce una señal nítida de 89 microteslas con un ruido de solo 3,9, como si la brújula captara el aliento de un imán diminuto. Sorprendentemente, el sensor de diamante es tan sensible que puede detectar el campo magnético de un único electrón, y no se necesitan equipos voluminosos. Este 'ojo magnético' abre el camino hacia el diagnóstico de enfermedades directamente dentro del organismo, monitorizando los cambios en tiempo real.
🎯 Los centros NV del diamante son defectos artificiales: un átomo de nitrógeno junto a una vacante en el cristal. Su sensibilidad permite detectar el campo magnético de un único electrón a unos pocos nanómetros de distancia.
🎬 Esta precisión nos acerca a los escáneres médicos de la ciencia ficción, como el tricorder de 'Star Trek', que diagnostica enfermedades a partir de una sola célula.