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Termmetro de diamante monitora temperatura em nanoescala

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Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 21/09/2020

Term

A temperatura do animal microscpico medida rastreando efeitos qunticos nos nanodiamantes.
[Imagem: Masazumi Fujiwara, Osaka City University]

Termmetro de diamante

Medir a temperatura de objetos em escala nanomtrica tem sido um desafio, especialmente em amostras biolgicas vivas, devido falta de nanotermmetros precisos e confiveis.

por isso que o campo das cincias biomdicas e das nanocincias est comemorando o feito de Masazumi Fujiwara e colegas da Universidade de Osaka, no Japo.

Fujiwara criou um termmetro confivel e preciso que no apenas funciona em animais microscpicos vivos, como tambm informa as mudanas de temperatura em tempo real.

O nanotermmetro uma fuso da microscopia ptica de fluorescncia com a tecnologia quntica, mais especificamente com a deteco de variaes nos spins qunticos de diamantes em nanoescala, variaes estas que so dependentes da temperatura. O mecanismo o mesmo usado para criar qubits nos diamantes, usando pequenos “defeitos” na estrutura cristalina, conhecidos como vacncias de nitrognio.

A temperatura altera o spin dos eltrons no nanodiamante fluorescente, permitindo sua leitura direta pelo microscpio – os dados so interpretados por um algoritmo de computador.

Termometria

Para testar o conceito in vivo pela primeira vez, a equipe decorou a superfcie dos nanodiamantes com estruturas de polmero e os injetou em vermes nematdeos C. elegans, um dos modelos de animais mais populares da biologia.

Uma vez dentro do organismo do verme, os nanodiamantes se moveram rapidamente, mas um algoritmo de termometria quntica conjugado ao microscpio permitiu rastre-los e medir continuamente a temperatura com uma preciso de 0,22 C.

Depois de descobrir a temperatura saudvel bsica dos vermes, a equipe induziu uma “febre” nas cobaias estimulando suas mitocndrias com um tratamento farmacolgico. O termmetro quntico observou com sucesso o aumento de temperatura e o monitorou durante toda a sua durao.

“Foi fascinante ver a tecnologia quntica funcionar to bem em animais vivos e eu nunca imaginei que a temperatura de minsculos vermes com menos de 1 mm de tamanho pudesse se desviar da norma e se transformar em febre,” disse Fujiwara. “Nossos resultados so um marco importante que guiar a direo futura do sensoriamento quntico, pois mostra como ele contribui para a biologia.”

Bibliografia:

Artigo: Real-time nanodiamond thermometry probing in vivo thermogenic responses
Autores: Masazumi Fujiwara, Simo Sun, Alexander Dohms, Yushi Nishimura, Ken Suto, Yuka Takezawa, Keisuke Oshimi, Li Zhao, Nikola Sadzak, Yumi Umehara, Yoshio Teki, Naoki Komatsu, Oliver Benson, Yutaka Shikano, Eriko Kage-Nakadai
Revista: Science Advances
Vol.: 6, no. 37, eaba9636
DOI: 10.1126/sciadv.aba9636

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