Квантовые методы исследования применены для живой клетки

22-11-2012

Квантовые методы исследования применены для живой клетки
Работу над новым совместным исследовательским проектом начали спецы Физического института им.

Ожидается, что этот подход предоставит совсем новые способности для измерения характеристик жизнедеятельности клеточки при помощи магнитометрии
Реализация проекта только принципиальна не только лишь для физиков, да и для биологов и докторов.

Технологии, применяемые при работах в области квантовой инфы, позволяют определять состояние кубита либо центра расцветки в алмазе. В новеньком проекте (российско-американская коллаборация) такие тонкие инструменты и способы в первый раз использованы для исследования процессов в живой клеточке.

В клеточку встраивается алмазный кристалл размером 20-30 нм с центром окраски. П. Н. Лебедева и группа доктора Миши Лукина в Гарварде. Способы, разработанные для исследовательских работ в области квантовой инфы, ученые в первый раз применили в опыте на живой клеточке.

При облучении алмаза импульсным монохроматическим (лазеры) и электромагнитным излучением центр окраски возбуждается и начинает излучать. Результаты измерений возникающего магнитного поля позволят получить количественные данные о биохимических процессах в клетке, о состоянии среды в окружении этого кристалла, например, о движении свободных радикалов, и пр.

Комментирует старший научный сотрудник ФИАН, кандидат физико-математических наук Алексей Акимов: «Если мы умеем измерять состояние кубита в атоме или в центре окраски в алмазе, то мы можем с большой точностью измерить и внешнее возмущение, которому подвержен этот атом или центр окраски. Это могут быть, а именно, электрические или магнитные поля.

А по ним, в свою очередь, можно сделать те или иные выводы о биохимии клетки.
Химики научились создавать такие молекулы, которые приклеиваются к строго определенным частям клетки, и мы использовали этот метод.

А чисто физические параметры спецефическим образом соотносятся с биохимией клетки и с идущими в ней процессами. Такие измерения можно делать в живой клетке, а потенциально и в ткани или в организме.

Идеи применения метода самые разные – от работ на одиночной клетке до исследований процессов в мозге.
В эксперименте к кристаллу алмаза прикладывается сложная комбинация светового и микроволнового импульсных полей.

Кристалл алмаза размером 20-30 нм, содержащий центр окраски, внедряется в клетку, дрейфует по ней, а затем приклеивается к строго определенным зонам, допустим, к ядру или к митохондриям. Клетка в процессе жизнедеятельности производит различные заряженные частицы.

Поля этих частиц можно регистрировать с разрешением десятки нанометров. Центр окраски алмаза начинает испускать фотоны, и мы регистрируем возникающий оптический сигнал. Именно он и позволяет определить характеристики магнитного поля.

Измерение исследуемых параметров, хотя и косвенное, но исключительно точное. Сегодня мы можем видеть магнитное поле одиночного электрона». Пока в новом направлении лидируют физики.

Но как метод будет разработан и созданы приборы, физики уступят место биологам и медикам. Для коммерциализации работ создана новая организация – Российский квантовый центр, весь проект поддержан Фондом Сколково.
Медицина 2.0 (www.med2.ru)

Читайте также: