Каждая клетка — миниатюрный камертон. Резкий магнитный импульс заставляет её «звучать»: ядра водорода, входящие в состав клеточной воды, возбуждаются и, возвращаясь в равновесие, порождают слабый магнитный сигнал. Затухание этого «звука» зависит от свойств внутриклеточной среды — вязкости, плотности, молекулярного состава. Уловить такие сигналы от отдельных клеток помогает крошечный алмаз с дефектом кристаллической решётки — азотной вакансией (NV-центром). Этот дефект работает как сверхчувствительный магнитный микрофон: под действием внешнего магнитного поля его квантовое состояние меняется, и по изменению флуоресценции можно восстановить картину поля.

NV-центр настолько мал, что на кончике иглы их помещаются миллионы. Но даже одиночный центр способен зарегистрировать магнитное поле всего от нескольких протонов — например, ядер водорода.

Исследователи применили этот метод к двум линиям раковых клеток. Измеряя время релаксации — успокоения — ядер водорода после магнитного импульса, они обнаружили, что у каждой линии оно своё, словно отпечаток пальца: в более агрессивных клетках сигнал гаснет иначе. Никаких химических меток и красителей, часто губительных для живых клеток, не требуется. Датчик из углерода (алмаз — это кристаллическая форма углерода) превращает едва уловимые сигналы от молекул воды в яркую диагностическую картину.

Такой неразрушающий подход — шаг к сортировщикам клеток будущего. Они пригодятся для поиска редких стволовых клеток, персонализированной диагностики и раннего выявления болезней.