یک گروه تحقیقاتی در آلمان با استفاده از مراکز نقص ساختاری در نانوالماس‌ها، موفق به ساخت حسگری شد که می‌توان از آن برای مطالعه محیط سلولی در بدن استفاده کرد.
استفاده از نانوالماس در مطالعه محیط‌های سلولی
نانوالماس به ذراتی با ابعاد بسیار کوچک گفته می‌شود. این ذرات غیرسمی بوده و خواص نوری و مکانیکی جالبی دارند. به دلیل همین ویژگی‌ها، نانوالماس‌ها دامنه کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از رهاسازی دارو گرفته تا تصویربرداری زیستی دارند. نانوالماس‌ها معمولاً به صورت طبیعی دچار نقص ساختاری میشوند به طوری که در آنها مراکز تهی نیتروژن (NVs) وجود دارد. در این مراکز، اتم نیتروژن جایگزین کربن شده است.
این مراکز می‌تواند برای شناسایی سیگنال‌های نرونی مورد استفاده قرار گیرد؛ چرا که NVs دارای پتانسیل اندازه‌گیری میدان مغناطیسی است. از آنجایی که نانوالماس‌ها زیست‌تطبیق‌پذیر بوده، پایداری بالایی داشته و قابلیت حسگری کوانتومی منحصر به فردی دارند. از آنها می‌توان برای ساخت نانوحسگر استفاده کرد.
محققان مؤسسه فیزیکالیش در آلمان موفق به ساخت نانوحسگر کوانتومی از جنس الماس شدند که می‌توان از آن برای رصد فرایندهای بین سلولی استفاده کرد؛ فرآیندهایی که نقش مهمی در زیست‌شناسی و پزشکی دارند. این نانوحسگر با استفاده از راهبرد پوشش‌دهی پلیمری ساخته شده است. در این روش ساختار پیچیده گادولینیم پارامغناطیس (Gd+3) به نانوالماس متصل می‌شود که این کار با مهندسی سطح صورت می‌گیرد.
این نانوحسگر دارای پایداری درازمدت بوده و میزان اتصال غیرویژه آن بسیار کم است. یون‌های گادولینیم به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که می‌توانند به پارامترهای فیزیولوژیکی مختلف پاسخ دهند به طوری که هر تغییر در این پارامترها توسط این کمپلکس شناسایی شود.
محققان این پروژه اقدام به آزمایش روی کانال‌های میکروسیالی با استفاده از این حسگر کردند تا محیطی شبیه به محیط سلولی را در آزمایشگاه ایجاد کنند. این گروه نشان دادند که می‌توان با این حسگر برخی پارامترهای سلولی را اندازه‌گیری کرد.
هر گونه تغییر در شرایط محیطی نظیر pH یا پتانسیل ردوکس در سلول موجب تغییر کمپلکس Gd می‌شود؛ کمپلکسی که خود درون یک پوسته پلیمری قرار گرفته است. این پوسته پلیمری متورم نشده و همچنین دچار زوال ساختاری نمی‌شود. از سوی دیگر این پوسته نسبت به قدرت یونی و اسیدیته حساس نیست.
محققان این پروژه معتقداند که این زیست‌حسگر جدید را می‌توان در شیمی کاتالیستی، زیست‌شناسی سلولی و فیزیولوژی مورد استفاده قرار داد. با توسعه نانوالماس‌ها و مراکز نقص در آنها امکان بهبود حساسیت این روش وجود دارد؛ بنابراین می‌توان حساسیت این نانوزیست‌حسگر را افزایش داد.
