使用納米金剛石的量子溫度計感測細小的線蟲

大阪市立大學的一個團隊與其他國際伙伴合作，證明了一種可靠的，精確的，基于顯微鏡的溫度計，該溫度計使用量子技術來測量顯微鏡下動物的溫度。該技術檢測熒光納米金剛石中量子自旋的溫度依賴性。

該研究發表在《科學進展》上。

光學顯微鏡是生物學分析中最基本的工具之一，它使用可見光直接觀察微觀結構。在現代實驗室中，熒光顯微鏡是使用熒光生物標記物的光學顯微鏡的增強版本，現在更加普及。熒光顯微術的最新進展已經允許對結構細節進行實時成像，并由此獲得了這些結構中的各種生理參數，例如pH，活性氧種類和溫度。

量子感測是一種利用脆弱的量子系統對周圍環境的最終敏感性的技術。高對比度MRI是熒光鉆石中量子自旋的例子，并且是在實際應用中處于最前沿的一些最先進的量子系統。該技術在七年前就被引入熱生物學領域，以量化培養細胞內的溫度。但是，它們尚未應用于熱和溫度更積極地參與生物過程的動態生物系統。

該研究小組飾以聚合物結構的納米金剛石的表面，并將其注入線蟲線蟲蠕蟲，在生物學中最流行的模型動物之一。研究人員試圖了解蠕蟲的基本健康溫度。一旦進入內部，納米金剛石就可以快速移動，但是該團隊的新型量子測溫算法成功地跟蹤了它們并穩定地測量了溫度。研究人員通過藥理學刺激線粒體，在線蟲體內引起發燒。該小組的量子溫度計成功地觀察到了蠕蟲的溫度升高。

量子技術的講師藤原正澄說：“看到量子技術在活體動物中如此出色的表現真是令人著迷，而且我從來沒有想到小于1毫米大小的小蠕蟲的溫度會偏離正常值并發展為發燒。”大阪市立大學科學系。“我們的研究結果是一個重要的里程碑，它將指導量子傳感的未來方向，因為它表明了量子傳感對生物學的貢獻，”