L'immagine illustra la misurazione quantistica effettuata su un sensore quantistico a singolo atomo in una cellula umana HeLa vivente. Il sensore atomico è racchiuso in una particella di nanodiamante ed è controllato da microonde esterne e luce laser, e tracciato dalla sua emissione di luce rossa. Le informazioni raccolte sono di natura quantistica, dove gli stati dell'atomo esistono in due stati quantistici contemporaneamente prima della misurazione. La misurazione e il controllo del sensore atomico fornisce informazioni sull'ambiente su scala nanometrica della cellula e il movimento e l'orientamento della nanoparticella, che potrebbe essere utilizzato nello sviluppo di nuovi farmaci e sistemi di somministrazione per la nanomedicina. Credito:David Haworth
(PhysOrg.com) -- Una ricerca innovativa ha dimostrato che un atomo quantico è stato rintracciato all'interno di una cellula umana vivente e potrebbe portare a miglioramenti nella sperimentazione e nello sviluppo di nuovi farmaci.
Il professor Lloyd Hollenberg della School of Physics dell'Università di Melbourne, che ha guidato la ricerca, ha affermato che è la prima volta che un singolo atomo racchiuso in un nanodiamante è stato utilizzato come sensore per esplorare l'ambiente su scala nanometrica all'interno di una cellula umana vivente.
"È emozionante vedere come l'atomo sperimenta l'ambiente biologico su scala nanometrica, ” ha detto.
"Questa ricerca apre la strada a una nuova classe di sensori quantistici utilizzati per la ricerca biologica nello sviluppo di nuovi farmaci e nanomedicina".
Il sensore è in grado di rilevare processi biologici a livello molecolare, come la regolazione delle sostanze chimiche dentro e fuori la cellula, che è fondamentale per capire come funzionano i farmaci.
Il documento è stato pubblicato sulla rivista Nanotecnologia della natura .
Finanziato dall'ARC Center of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology, la ricerca è stata condotta da un team interdisciplinare della Fisica dell'Università di Melbourne, Chimica, e dipartimenti di ingegneria chimica e biomolecolare.
I ricercatori hanno sviluppato una tecnologia all'avanguardia per controllare e manipolare l'atomo nel nanodiamante prima di inserirlo nelle cellule umane in laboratorio.
Biologo Dr Yan Yan del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare dell'Università che lavora nel campo della nanomedicina, detto il sensore fornisce informazioni critiche sul movimento dei nanodiamanti all'interno della cellula vivente.
"Questo è importante per il nuovo campo della nanomedicina in cui la somministrazione di farmaci dipende dall'assorbimento di nanoparticelle di dimensioni simili nella cellula".
Il fisico quantistico e studente di dottorato Liam McGuinness della School of Physics dell'Università ha affermato che il monitoraggio del sensore atomico in una cellula vivente è stato un risultato significativo. “In precedenza, queste misurazioni quantistiche a livello atomico potrebbero essere ottenute solo in condizioni attentamente controllate di un laboratorio di fisica, ” ha detto.
Si spera nei prossimi anni, che in seguito a questi esperimenti di prova di principio, i ricercatori saranno in grado di sviluppare la tecnologia e fornire una nuova serie di strumenti per la scoperta di farmaci e la nanomedicina.
