研究人員通過追蹤嵌入的納米金剛石，測定線蟲其體溫。

日本大阪城市大學(xué)的一個團(tuán)隊與其他國際伙伴合作，展示了一種可靠、精確、基于顯微鏡的溫度計，它使用量子技術(shù)測量微觀動物的溫度。該技術(shù)檢測熒光納米金剛石中量子自旋的溫度變化關(guān)系。

這項研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

光學(xué)顯微鏡是生物學(xué)中最基本的分析工具之一，利用可見光直接觀察微觀結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代實驗室中，一種使用熒光生物標(biāo)記物的光學(xué)顯微術(shù)的增強版本，現(xiàn)在熒光顯微術(shù)更為廣泛。熒光顯微鏡的最新進(jìn)展使我們能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)進(jìn)行實時成像，并通過這一技術(shù)獲得這些結(jié)構(gòu)的各種生理參數(shù)，如pH值、活性氧物種和溫度。

量子傳感是一種利用脆弱量子系統(tǒng)對周圍環(huán)境的最終靈敏度的技術(shù)。高對比度核磁共振成像是熒光鉆石中的量子自旋的例子，也是在現(xiàn)實世界應(yīng)用前沿工作的一些最先進(jìn)的量子系統(tǒng)。這項技術(shù)在熱生物學(xué)上的應(yīng)用是在七年前引入的，用于量化培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)的溫度。然而，他們還沒有被應(yīng)用到動態(tài)生物系統(tǒng)，其中熱和溫度更積極參與生物過程。

研究人員用聚合物修飾了納米金剛石的表面，然后將其注入秀麗隱桿線蟲體內(nèi)。納米金剛石一旦進(jìn)入線蟲體內(nèi)，便能快速移動。即便如此，研究人員仍借助新型量子測溫算法成功追蹤了它們，并進(jìn)行穩(wěn)定的持續(xù)性測溫（基本健康溫度）。接著，研究人員以藥物刺激線蟲的線粒體，誘導(dǎo)它們“發(fā)燒”——量子溫度計也成功地反饋了線蟲體溫的升高。

大阪城市大學(xué)科學(xué)系講師藤原正美（Masazumi Fujiwara）說：“將量子技術(shù)應(yīng)用于活體動物，這非常有趣。我從未想過，這種不足1毫米長的小蟲子竟然會發(fā)燒！我們的研究成果為量子傳感技術(shù)的未來發(fā)展指明了方向?！?/p>