Thiết bị cảm biến sinh học lượng tử mới cách mạng hóa Sinh học tế bào bằng hạt nano kim cương

- Các nhà khoa học tại Đại học Chicago đã công bố một thiết bị cảm biến sinh học lượng tử đột phá, sẵn sàng cách mạng hóa cách chúng ta nghiên cứu tế bào và chẩn đoán bệnh. Công nghệ tiên tiến này, được phát triển với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu từ Đại học Iowa, sử dụng các hạt nano kim cương được phủ một lớp vỏ đặc biệt, lấy cảm hứng từ công nghệ đằng sau tivi QLED. Cốt lõi của thiết bị cảm biến sinh học này nằm ở việc sử dụng các tinh thể nano kim cương. Những viên kim cương nhỏ bé này, khi được đưa vào tế bào sống, có thể hoạt động như các đầu dò có độ nhạy cao, cho phép các nhà khoa học theo dõi các quá trình tế bào và phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm nhất. Tuy nhiên, một thách thức lớn là duy trì các đặc tính lượng tử của các hạt nano này khi ở bên trong tế bào, vì hiệu suất của chúng thường bị suy giảm. Nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề này bằng cách lấy cảm hứng từ công nghệ tivi QLED. Họ phủ các hạt nano kim cương bằng một lớp vỏ siloxan, một vật liệu giúp tăng cường các đặc tính lượng tử của kim cương và ngăn hệ thống miễn dịch nhận ra chúng là vật thể lạ. Cách tiếp cận sáng tạo này không chỉ cải thiện độ nhạy của cảm biến mà còn cung cấp những hiểu biết mới về cách các sửa đổi bề mặt có thể ảnh hưởng đến hành vi lượng tử của vật liệu. Kết quả thật đáng chú ý. Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy sự cải thiện gấp bốn lần về tính liên kết spin, một yếu tố quan trọng trong hiệu suất của cảm biến. Họ cũng phát hiện ra rằng lớp vỏ siloxan đã thay đổi cơ bản hành vi lượng tử bên trong kim cương, dẫn đến một cách ổn định và nhạy cảm hơn để đọc tín hiệu từ các tế bào sống. Đột phá này giải quyết một bí ẩn lâu đời trong lĩnh vực cảm biến lượng tử và mở ra những con đường mới cho cả đổi mới kỹ thuật và nghiên cứu cơ bản. "Tác động cuối cùng không chỉ là một cảm biến tốt hơn, mà là một khuôn khổ định lượng mới để thiết kế tính liên kết và độ ổn định điện tích trong các vật liệu nano lượng tử", Uri Zvi, tác giả chính của bài báo, cho biết. Khám phá này có tiềm năng biến đổi chẩn đoán y tế, cho phép phát hiện bệnh sớm hơn và chính xác hơn, đồng thời mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn về sinh học tế bào.