Czujnik kwantowy może okazać się kluczem do zrozumienia powstawania komórek i wykrywania chorób

Są genialne, biologiczne i mogą pomóc uratować życie. Nowy czujnik oparty na mechanice kwantowej jest wytwarzany przez sam ludzki organizm.

Czujniki kwantowe wykonane ze świecącego białka mogą być produkowane przez żywe komórki i służyć do pomiaru niewielkich zmian w organizmie ze znacznie większą precyzją.

To może pewnego dnia pomóc wczesne wykrywanie choróbw śledzeniu powstawania komórek” – mówi.

Opierają się na czujnikach, które z powodzeniem przetestowano już na szczurach właściwości mechaniki kwantowej kręcić się i może mierzyć temperaturę, pola magnetyczne i inne zjawiska ze znacznie większą czułością niż konwencjonalne urządzenia.

Innowacja opiera się diamenty zawierające mikroskopijną wadę to sprawia, że ​​Twoje kręcić się oddziałują z zewnętrznymi polami magnetycznymidzięki czemu diamenty błyszczą w wymierny sposób.

Choć urządzenia te są czułe, nikomu jak dotąd nie udało się nakierować ich na konkretne procesy komórkowe.

Klucz do czujnika leży w powszechnym białku fluorescencyjnym używanym w badaniach biologicznych, zwanym wzmocnione żółte białko fluorescencyjne (EYFP).

„Chcemy uzyskać coś w skali kilku nanometrów, co jest biokompatybilne” – mówi badacz Dawid Avshalom. „Możemy spróbować wytworzyć układ molekularny i uczynić go biokompatybilnym, to jeden ze sposobów. Innym sposobem jest rozpoczęcie od czegoś biologicznego, na przykład białka.

Aby białko działało jako czujnik kwantowy, Awschalom i jego współpracownicy wystrzelił niebieski laser w stronę fluoroforuzawarty w nim światłoczuły związek, tymczasowo zmienia spin elektronów, wyjaśniają w opublikowanym w listopadzie ubiegłego roku artykule. Pola elektryczne lub zmiany temperatury można następnie odczytać za pomocą czerwonego lasera.

Naukowcy wykazali, że mogą to być właściwości kwantowe czujnika precyzyjnie kontrolowane za pomocą mikrofal oraz pomiary za pomocą czerwonego lasera.

Następnie wyprodukowali czujnik białkowy w roztworze w temperaturze pokojowej i wykazali, że jest on stabilny. „To niesamowite, że możeszspójnie kontrolują spin białka w temperaturze pokojowej„, mówi Erika Gaugera profesor na Uniwersytecie Heriot-Watt w Wielkiej Brytanii.

EYFP, który jest modyfikowany ze świecącego białka wyekstrahowanego najpierw z bioluminescencyjnej galaretki krystalicznej (Zwycięstwo koni), może być powiązany z dowolnym białkiem wytwarzanym wewnątrz komórki, genetycznie modyfikując procesy produkcji białek w komórce.

Lokalizację białka można następnie śledzić, wykorzystując jego właściwości fluorescencyjne. „Mamy możliwość wykorzystania oświetlenia i sterowania mikrofalami, aby nie tylko zobaczyć, gdzie się znajdują, ale także dwykryć środowisko magnetyczne wokół tych białek„, mówi Gauger.

Teraz naukowcy mają nadzieję, że czujnik będzie można zastosować m.in wczesne wykrywanie chorób lub w śledzeniu procesów tworzenia komórek.

„Wykorzystujemy to, co ludzie potrafią dobrze zrobić, ale dzięki temu mamy mnóstwo dodatkowych potencjalnych informacji” – podsumowuje.