Kwantowy sensor diamentowy zastosowany do detekcji sygnałów z tkanek biologicznych - artykuł w Scientific Reports

Możliwość prowadzenia nieinwazyjnych i bezkontaktowych pomiarów sygnałów elektrycznych wytwarzanych przez potencjały czynnościowe jest kluczowa dla współczesnej biomedycyny. Istotną metodą detekcji potencjałów czynnościowych jest zdalne wykrywanie pól magnetycznych, które one indukują. Istniejące metody wykrywania pola magnetycznego w tkankach ssaków, stosowane w technikach takich jak magnetoencefalografia mózgu, korzystają zazwyczaj z detektorów nadprzewodzących chłodzonych kriogenicznie. Szereg wad w postaci wysokich kosztów utrzymania, małej elastyczności i ograniczonej przenośności, a także stosunkowo słabej rozdzielczości przestrzennej i czasowej sprawia, że nie są to szeroko rozpowszechnione urządzenia diagnostyczne. 

W opublikowanej z naszym udziałem pracy przedstawiona została alternatywna technika wykrywania pól magnetycznych generowanych przez prądy wynikające z potencjałów czynnościowych w żywej tkance, która wykorzystuje centra azot-wakancja (NV) w diamencie. Zaprezentowany sensor o czułości na poziomie 50 pT / √Hz pozwolił na wykrycie pola magnetycznego pochodzącego z tkanki mięśnia myszy pobudzanego optogenetycznie niebieskim światłem. Pokazaliśmy, że te pionierskie pomiary można prowadzić w zwykłym, nieekranowanym magnetycznie środowisku laboratoryjnym i że sygnały można uwydatnić za pomocą technik cyfrowego przetwarzania sygnału. Mimo, że obecna czułość stworzonego układu nie dorównuje jeszcze metodom elektrofizjologicznym (kontaktowym), zademonstrowaliśmy wykonalność wykrywania potencjałów czynnościowych za pomocą pola magnetycznego u ssaków z użyciem diamentowego czujnika kwantowego, jako krok w kierunku mikroskopowego obrazowania aktywności elektrycznej w próbkach biologicznych.

Link do artykułu (w jęz. angielskim): https://www.nature.com/articles/s41598-021-81828-x