Lo spostamento rosso lineare si osserva con l'aumento della temperatura nei nanodiamanti esplosi con centri di colore. Credito:KyotoU/Norikazu Mizuochi
Il repertorio di applicazioni di Nanodiamonds si espande costantemente, includendo qualsiasi cosa, dai rivestimenti ultrafini alla somministrazione precisa di farmaci.
Ora, l'Università di Kyoto e Daicel Corporation hanno sviluppato nanodiamanti per rilevare le temperature su scala nanometrica all'interno di cellule e organelli.
"Le funzioni e le attività delle cellule viventi saranno strettamente correlate alla distribuzione non uniforme della temperatura e ai cambiamenti di temperatura localizzati all'interno di questi biosistemi", osserva l'autore Norikazu Mizuochi.
I nanodiamanti con centri di colore con assenza di silicio, o centri SiV, sono di nuova generazione in grado di rilevare le variazioni di temperatura all'interno delle cellule misurando la luminescenza.
"La lunghezza d'onda di picco dello spettro di luminescenza si sposta linearmente, il che è per lo più coerente con il comportamento spettrale dei SiV nei diamanti sfusi e ci mostra il possibile futuro della termometria su nanoscala completamente ottica", afferma l'autore.
In alternativa, i nanodiamanti contenenti centro colore, in particolare i centri di vacanza di azoto, dimostrano sensibilità alle alte temperature quando si utilizza la luce laser e l'irradiazione a microonde e sono vantaggiosi nelle applicazioni biologiche per la loro bassa citotossicità e luminescenza stabile.
In genere, le nanoparticelle misurabili in temperatura sono più grandi di 100 nm, relativamente massicce su scala nanometrica, potenzialmente dannose per le cellule. Il team di Mizuochi, tuttavia, è riuscito a creare la più piccola termometria a nanodiamante con una dimensione media di 20 nm, inclusi altri centri di colore come i centri NV. Questa nanoparticella consente un ingresso più agevole negli organelli e il rilevamento della temperatura con una precisione inferiore a kelvin.
"Per studiare la risposta alla temperatura dei nostri nanodiamanti contenenti SiV rivestiti con polimero e selezionati per dimensioni, o SiV-DND, abbiamo utilizzato un microscopio a temperatura controllata per misurare lo spettro di luminescenza di una serie di SiV-DND", aggiunge Mizuochi.
La combinazione di questa tecnologia con l'imaging multicolore e il miglioramento del rilevamento della temperatura ottimizzando il numero di centri SiV per particella fanno parte della fase successiva nello sviluppo di nanodiamanti ad alta precisione da parte del team di ricerca.
La ricerca è stata pubblicata su Carbon . + Esplora ulteriormente
