Ricercatori dell'Istituto di Scienze Fotoniche (ICFO), in collaborazione con il CSIC e la Macquarie University in Australia, hanno sviluppato una nuova tecnica, simile alla risonanza magnetica ma con una risoluzione e una sensibilità molto più elevate, che ha la capacità di scansionare singole cellule.

In un articolo pubblicato su Nanotecnologia della natura , ed evidenziato da Natura , Il prof. Romain Quidant dell'ICFO spiega come ciò è stato realizzato utilizzando atomi artificiali, nanoparticelle di diamante drogate con impurità di azoto, per sondare campi magnetici molto deboli come quelli generati in alcune molecole biologiche.

La risonanza magnetica convenzionale registra i campi magnetici dei nuclei atomici nei nostri corpi che sono stati precedentemente eccitati da un campo elettromagnetico esterno. La risposta collettiva di tutti questi atomi consente di diagnosticare e monitorare l'evoluzione di alcune malattie. Però, questa tecnica convenzionale ha una risoluzione diagnostica su scala millimetrica. Gli oggetti più piccoli non danno abbastanza segnale per essere misurati.

L'innovativa tecnica proposta dal gruppo guidato dal Dr. Quidant migliora notevolmente la risoluzione su scala nanometrica (quasi un milione di volte inferiore al millimetro), che consente di misurare campi magnetici molto deboli, come quelli creati dalle proteine. "Il nostro approccio apre le porte all'esecuzione di risonanze magnetiche su cellule isolate che offriranno nuove fonti di informazioni e ci consentiranno di comprendere meglio i processi intracellulari, consentire una diagnosi non invasiva, " spiega Michael Geiselmann, Ricercatore ICFO che ha condotto l'esperimento. Fino ad ora, è stato possibile raggiungere questa risoluzione solo in laboratorio, utilizzando singoli atomi a temperature prossime allo zero assoluto.

I singoli atomi sono strutture altamente sensibili al loro ambiente, con una grande capacità di rilevare i campi elettromagnetici vicini. La sfida che questi atomi presentano è che sono così piccoli e volatili che per essere manipolati, devono essere raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto. Questo processo complesso richiede un ambiente così restrittivo da rendere i singoli atomi non utilizzabili per potenziali applicazioni mediche. Gli atomi artificiali utilizzati da Quidant e dal suo team sono formati da un'impurità di azoto catturata all'interno di un piccolo cristallo di diamante. "Questa impurità ha la stessa sensibilità di un singolo atomo ma è molto stabile a temperatura ambiente grazie al suo incapsulamento. Questo guscio di diamante ci consente di gestire l'impurità di azoto in un ambiente biologico e, perciò, ci permette di scansionare le cellule" sostiene il dottor Quidant.

Per intrappolare e manipolare questi atomi artificiali, i ricercatori usano la luce laser. Il laser funziona come una pinzetta, portando gli atomi sopra la superficie dell'oggetto a studiare ed estrarre informazioni dai suoi minuscoli campi magnetici.

L'emergere di questa nuova tecnica potrebbe rivoluzionare il campo dell'imaging medico, consentendo una sensibilità sostanzialmente maggiore nell'analisi clinica, una migliore capacità di individuazione precoce delle malattie, e quindi una maggiore probabilità di successo del trattamento.