คุณใช้อุณหภูมิของหนอนได้อย่างไร? ด้วยเทอร์โมมิเตอร์ควอนตัมแน่นอน นี่คือสิ่งที่นักวิจัยประสบความสำเร็จโดยใช้อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยนาโนไดมอนด์ที่มีจุดบกพร่องของไนโตรเจน (NV) ซึ่งเรโซแนนซ์แม่เหล็กจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ เทคนิคใหม่นี้อาจมีความสำคัญสำหรับการใช้งานทางคลินิกที่หลากหลาย คุณอาจจะถามว่าทำไมต้องวัดอุณหภูมิของหนอน?
สาเหตุหนึ่งก็คืออุณหภูมิภายในสิ่งมีชีวิตเป็นตัววัดโดยตรง
ของกิจกรรมทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นภายใน การลงไปที่ช่วงอุณหภูมิระดับซับไมครอน เช่นเดียวกับงานใหม่นี้ ควรให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับกิจกรรมของเซลล์และระดับโมเลกุล สิ่งนี้อาจมีความสำคัญสำหรับการใช้งานทางคลินิก เช่น การถ่ายภาพโครงสร้างเนื้อเยื่อย่อยของสมอง การแสดงภาพความแตกต่างของเนื้องอก และการสร้างแผนที่ adipocytes เพื่อยกตัวอย่างเพียงสามตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม มันไม่ง่ายเลยที่จะลดขนาดของเทอร์โมมิเตอร์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพให้เหลือขนาดเล็กนี้
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้เห็นการเกิดขึ้นของนาโนเทอร์โมมิเตอร์แบบเปล่งแสง เช่น หัววัดระดับโมเลกุลและอนุภาคนาโนที่ตอบสนองต่ออุณหภูมิ ซึ่งสามารถเอาชนะข้อจำกัดทางเทคนิคนี้ได้ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ผลิตจนถึงตอนนี้ไม่แข็งแรงพอสำหรับการใช้งานในระยะยาว และสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ในช่วงเวลาที่ค่อนข้างยาวนาน (ชั่วโมง) เท่านั้น พวกเขายังไม่สามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพอย่างสมบูรณ์
เทอร์โมมิเตอร์ควอนตัมนาโนไดมอนด์เครื่องวัดอุณหภูมิควอนตัมนาโนไดมอนด์ที่ใช้ในการศึกษาครั้งใหม่นี้มีแนวโน้มที่ดีหลายประการ หัววัดทำจากนาโนไดมอนด์ซึ่งมีข้อบกพร่องตามธรรมชาติที่เรียกว่าศูนย์ NV สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของคาร์บอนสองอะตอมที่อยู่ติดกันในโครงตาข่ายเพชรถูกแทนที่ด้วยอะตอมไนโตรเจนและไซต์ขัดแตะที่ว่างเปล่า
ไนโตรเจนมีอิเล็คตรอนพิเศษที่ยังไม่จับคู่และทำงาน
ในลักษณะการหมุนแยก การหมุนนี้อาจเป็น “ขึ้น” หรือ “ลง” หรืออยู่ในตำแหน่งซ้อนทับของทั้งสอง สามารถตรวจสอบสถานะของเพชรได้ด้วยการส่องสว่างเพชรด้วยแสงเลเซอร์และบันทึกความเข้มและความถี่ของการเรืองแสงที่ปล่อยออกมา
NVs ใน nanodiamonds เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นเครื่องตรวจสอบทางชีวภาพ เนื่องจากไม่มีพิษ สามารถถ่ายภาพได้ มีพื้นผิวที่สามารถทำงานได้และสามารถแทรกเข้าไปในเซลล์ที่มีชีวิตได้ง่าย พวกมันยังถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อม ซึ่งหมายความว่าพฤติกรรมควอนตัมของพวกมันจะไม่ได้รับผลกระทบจากความผันผวนของความร้อนโดยรอบในทันที และสามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กที่อ่อนมากซึ่งมาจากสปินทางอิเล็กทรอนิกส์หรือนิวเคลียร์ในบริเวณใกล้เคียง ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นหัววัดเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่มีความไวสูงซึ่งสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของการหมุนในวัสดุในระยะทางไม่กี่สิบนาโนเมตร และในทางตรงกันข้ามกับเทคนิคการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) ทางชีววิทยาซึ่งต้องใช้การหมุนหลายล้านครั้งเพื่อสร้างสัญญาณที่วัดได้ ข้อบกพร่องของ NV สามารถตรวจจับการหมุนเป้าหมายแต่ละรายการด้วยความแม่นยำเชิงพื้นที่ระดับนาโน
เวิร์มสุขภาพดี vs เวิร์มที่มีไข้ในการทดลองMasazumi Fujiwaraจากมหาวิทยาลัยเมืองโอซาก้าในญี่ปุ่นและเพื่อนร่วมงานได้ทำหน้าที่พื้นผิวของนาโนไดมอนด์ที่มีโครงสร้างโพลีเมอร์และฉีดเข้าไปใน หนอนไส้เดือนฝอย C. elegans (หนึ่งในแบบจำลองสัตว์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในทางชีววิทยา) เซ็นเซอร์เริ่มต้นด้วยการอ่านอุณหภูมิพื้นฐานที่ “แข็งแรง” ของสิ่งมีชีวิตเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ของการสั่นพ้องแม่เหล็กที่ตรวจจับด้วยแสงของศูนย์ข้อบกพร่อง NV
เนื่องจากนาโนไดมอนด์เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าในเซลล์ที่เพาะเลี้ยง
นักวิจัยจึงพัฒนาอัลกอริธึมการติดตามอนุภาคอย่างรวดเร็ว พวกเขายังรวมตัวกรองการแก้ไขข้อผิดพลาดที่คำนึงถึงโครงสร้างร่างกายของหนอนซึ่งอาจทำให้เกิดความผันผวนอย่างมากในความเข้มของแสงฟลูออเรสเซนต์ที่ปล่อยออกมาและสามารถสร้างสิ่งประดิษฐ์การวัดอุณหภูมิได้
ต่อไป ทีมงานซึ่งรายงานงานของพวกเขาในScience Advancesได้กระตุ้นให้เกิด “ไข้” เทียมในหนอนโดยกระตุ้นไมโตคอนเดรียของพวกมันด้วยสารเคมี เซ็นเซอร์ของพวกเขาบันทึกอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้ได้สำเร็จด้วยความแม่นยำประมาณ ±0.22°C
“มันน่าทึ่งมากที่ได้เห็นเทคโนโลยีควอนตัมทำงานได้ดีในสัตว์ที่มีชีวิต และฉันไม่เคยคิดเลยว่าอุณหภูมิของหนอนตัวเล็ก ๆ ที่มีขนาดน้อยกว่า 1 มม. จะเบี่ยงเบนไปจากปกติและพัฒนาเป็นไข้” ฟูจิวาระกล่าว “ผลลัพธ์ของเราเป็นก้าวสำคัญที่จะชี้นำทิศทางในอนาคตของการตรวจจับควอนตัม ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามันมีส่วนช่วยในชีววิทยาอย่างไร”
นักวิจัยประเมินปริมาณรังสีที่จะได้รับโดยไม่ต้องปรับการเคลื่อนไหว และเปรียบเทียบกับปริมาณรังสีที่ส่งเมื่อใช้การติดตามหรือเกตของ MLC ในการประเมินประสิทธิภาพของการรักษาแบบมีรั้วรอบขอบชิด พวกเขายังคำนวณเวลาที่ต้องใช้ในการเกทและดำเนินการเปลี่ยนโซฟาสำหรับเศษส่วนแต่ละส่วน
การรักษาแบบมีรั้วรอบขอบชิดได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ โดยใช้เวลาประมาณ 5 ถึง 19 นาทีจึงจะเสร็จสมบูรณ์ เทียบกับ 2 ถึง 17 นาทีสำหรับการติดตาม MLC การหยุดชะงักของการเปลี่ยนโซฟาใช้เวลาประมาณ 1 ถึง 4 นาที เนื่องจาก KIM คำนวณตำแหน่งโซฟาใหม่ ทีมทรีตเมนต์จึงจำเป็นต้องป้อนค่าใหม่เข้าสู่ระบบบำบัดเท่านั้น
ทั้งการติดตามและเกตติ้งของ MLC ให้ปริมาณรังสีที่ใกล้เคียงกัน และทั้งคู่ได้ส่งปริมาณรังสีที่ใกล้เคียงกับแผนการรักษามากกว่าหากไม่มีการใช้กลยุทธ์ในการปรับการเคลื่อนไหว Emily Hewsonผู้เขียนคนแรกกล่าวว่า “ทั้งสองวิธีมีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความแม่นยำในการส่งยาซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาด้วยยาในขนาดสูง “ในขณะที่การติดตาม MLC มีการปรับปรุง dosimetric เล็กน้อยเมื่อเทียบกับ gate ความแตกต่างนี้มีขนาดเล็ก ดังนั้นวิธีใดวิธีหนึ่งจึงสามารถนำมาใช้เพื่อให้การรักษา SBRT ที่สามารถเข้าถึงได้สำหรับมะเร็งต่อมลูกหมาก”
Credit : equinac.org eroticablog.net escortlartrabzon.net extremeot.net faiteslaville.org
