செல்களுக்குள் வெப்பநிலையைக் கண்காணிக்க நானோ வைரங்களைப் பயன்படுத்துதல்

நானோ வைரங்களின் பயன்பாடுகளின் தொகுப்பு தொடர்ந்து விரிவடைகிறது, இதில் தீவிர நுண்ணிய பூச்சுகள் முதல் துல்லியமான மருந்து விநியோகம் வரை அனைத்தும் அடங்கும்.

இப்போது, ​​கியோட்டோ பல்கலைக்கழகம் மற்றும் டெய்செல் கார்ப்பரேஷன் ஆகியவை செல்கள் மற்றும் உறுப்புகளுக்குள் இருக்கும் நானோ அளவிலான வெப்பநிலையைக் கண்டறிய நானோ வைரங்களை உருவாக்கியுள்ளன.

“உயிரணுக்களின் செயல்பாடுகள் உயிரியல் அமைப்புகளுக்குள் சீரான வெப்பநிலை விநியோகம் மற்றும் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட வெப்பநிலை மாற்றங்களுடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை” என்று எழுத்தாளர் நோரிகாசு மிசுயோச்சி குறிப்பிடுகிறார்.

சிலிக்கான்-வெற்றிட வண்ண மையங்கள் அல்லது SiV மையங்களைக் கொண்ட நானோ வைரங்கள், ஒரு புதிய தலைமுறையைச் சேர்ந்தவை, அவை ஒளிரும் தன்மையைக் கொண்டு செல்களுக்குள் வெப்பநிலை மாற்றங்களைக் கண்டறிய முடியும்.

“ஒளிர்வு நிறமாலையின் உச்ச அலைநீளம் நேர்கோட்டில் மாறுகிறது, இது பெரும்பாலும் மொத்த வைரங்களில் உள்ள SiV-களின் நிறமாலை நடத்தையுடன் ஒத்துப்போகிறது மற்றும் அனைத்து-ஒளியியல் நானோ அளவிலான தெர்மோமெட்ரியின் எதிர்காலத்தை நமக்குக் காட்டுகிறது” என்று ஆசிரியர் கூறுகிறார்.

மாற்றாக, வண்ண-மையம் கொண்ட நானோ வைரங்கள், குறிப்பாக நைட்ரஜன் காலியிட மையங்கள், லேசர் ஒளி மற்றும் மைக்ரோவேவ் கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தும் போது அதிக வெப்பநிலை உணர்திறனைக் காட்டுகின்றன, மேலும் அவற்றின் குறைந்த சைட்டோடாக்சிசிட்டி மற்றும் நிலையான ஒளிர்வு ஆகியவற்றிற்கு உயிரியல் பயன்பாடுகளில் சாதகமாக இருக்கும்.

பொதுவாக, வெப்பநிலை-அளக்கக்கூடிய நானோ துகள்கள் 100 nm-ஐ விட பெரியவை, நானோ அளவில் ஒப்பீட்டளவில் பெரியது, மேலும் செல்களை சேதப்படுத்தும். இருப்பினும், Mizuochi-இன் குழு, NV மையங்கள் போன்ற பிற வண்ண மையங்கள் உட்பட, சராசரி அளவு 20 nm கொண்ட மிகச்சிறிய நானோ வைரம் தெர்மோமெட்ரியை உருவாக்குவதில் வெற்றி பெற்றுள்ளது. இந்த நானோ துகள்கள் உறுப்புகளுக்குள் மென்மையான நுழைவைச் செயல்படுத்துகிறது மற்றும் துணை-கெல்வின் துல்லியத்திற்கு வெப்பநிலை உணர்திறனை வழங்குகிறது.

“எங்கள் பாலிமர்-பூசப்பட்ட மற்றும் அளவு-தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட SiV-கொண்ட நானோ டைமண்ட்ஸ் அல்லது SiV-DND-களின் வெப்பநிலை பதிலை ஆராய, SiV-DND-களின் வரிசையின் ஒளிர்வு நிறமாலையை அளவிட வெப்பநிலை-கட்டுப்பாட்டு நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தினோம்,” என்று Mizuochi மேலும் கூறுகிறார்.

இந்த தொழில்நுட்பத்தை பல வண்ண இமேஜிங்குடன் இணைத்தல் மற்றும் ஒரு துகளுக்கு SiV மையங்களின் எண்ணிக்கையை மேம்படுத்துவதன் மூலம் வெப்பநிலை உணர்திறனை மேம்படுத்துதல் ஆகியவை ஆராய்ச்சி குழுவின் உயர் துல்லியமான நானோ வைரங்களை உருவாக்குவதற்கான அடுத்த கட்டத்தின் ஒரு பகுதியாகும்.

இந்த ஆய்வு கார்பனில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Fujiwara, M., Uchida, G., Ohki, I., Liu, M., Tsurui, A., Yoshikawa, T., & Mizuochi, N. (2022). All-optical nanoscale thermometry based on silicon-vacancy centers in detonation nanodiamonds. Carbon.
• Gerasimova, E., Yaroshenko, V., Talianov, P., Peltek, O., Baranov, M., Kapitanova, P., & Zyuzin, M. (2022, May). Temperature sensing during remote cargo release using polymer capsules modified with gold nanoparticles and nanodiamonds. In Tissue Optics and Photonics II(Vol. 12147, pp. 97-102). SPIE.
• Petrini, G., Tomagra, G., Bernardi, E., Moreva, E., Traina, P., Marcantoni, A., & Genovese, M. (2022). Nanodiamond quantum sensors reveal temperature variation associated to hippocampal neurons firing. arXiv preprint arXiv:2204.10182.
• Sekiguchi, T., Sotoma, S., & Harada, Y. (2018). Fluorescent nanodiamonds as a robust temperature sensor inside a single cell. Biophysics and physicobiology, 15, 229-234.
• Chipaux, M., van der Laan, K. J., Hemelaar, S. R., Hasani, M., Zheng, T., & Schirhagl, R. (2018). Nanodiamonds and their applications in cells. Small, 14(24), 1704263.