‘Átomos artificiales’ para detección del campo magnético de células individuales
Impresión artística de la nanomanipulación de un átomo artificial (Crédito: ICFO)
Investigadores australianos y españoles han desarrollado una nueva técnica similar al MRI pero con la resolución y la sensibilidad requeridas para explorar células individuales.
El equipo es encabezado por Romain Quidant, del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) y utilizan “átomos artificiales” —nanopartículas de diamante con impureza de nitrógeno– para explorar campos magnéticos muy débiles, como los generados en algunas moléculas biológicas.
Un MRI convencional detecta los campos magnéticos de un núcleo atómico en nuestro cuerpo que haya sido previamente excitado por un campo electromagnético. La respuesta colectiva de todos estos átomos hace posible el diagnóstico y evolución de ciertas enfermedades. Sin embargo, el MRI está limitado a una resolución de milímetros.
La nueva técnica extiende la resolución a la escala nanométrica (casi un millón de veces más pequeña que el milímetro) haciendo posible medir campos magnéticos extremadamente débiles, como los creados por proteínas.
“Nuestro método abre la puerta a la ejecución de resonancias magnéticas en células aisladas, lo que puede ofrecer nuevas fuentes de información y darnos una mejor comprensión de los procesos intracelulares, permitiendo así el diagnóstico no invasivo”, explica Michael Geiselmann.
Hasta hoy sólo había sido posible obtener este tipo de resoluciones en el laboratorio utilizando átomos individuales a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273 Celsius).
Los átomos individuales son estructuras altamente sensibles a su medio ambiente, con una gran capacidad de detectar campos magnéticos cercanos. El reto que estos átomos representan es que son tan pequeño y tan volátiles que para manipularnos deben ser enfriados hasta el cero absoluto, haciéndolos de esa manera poco útiles para el diagnósticos medido.
Los átomos individuales utilizados por Quidant y su equipo están formados por una impureza de nitrógeno capturada dentro de un cristal de diamante. “Esta impureza tiene la misma sensibilidad que un átomo individual pero es muy estable a temperatura ambiente debido a su encapsulado. El escudo de diamante nos permite manejar la impureza de nitrógeno en un ambiente biológico y, por consiguiente, nos permite escanear las células”, dijo Quidant.
Para atrapar y manipular estos átomos individuales, los investigadores utilizar rayo láser. El láser funciona como un tipo de pinzas, llevando los átomos arriba de la superficie del objeto para estudiarlo y extraer información de sus pequeños campos magnéticos.
Esta nueva técnica podría revolucionar el campo de la investigación médica, permitiendo una mayor capacidad de detección en los análisis clínicos y mejorar así la detección de enfermedades.
La investigación fue apoyada por Cellex Barcelona.
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