日本の研究者は、爆発技術により、これまでで最小のナノダイヤモンドを製造し、周囲の環境の微視的な温度差を調べることができました。 慎重に制御された爆発に続いて、多段階の精製プロセスにより、 水落典和 また、京都大学のチームは、既存の技術で製造されたものよりも約 10 分の XNUMX 小さいフォトルミネッセンス ナノダイヤモンドを製造しました。 この技術革新により、生きた細胞内で見られるわずかな温度差を研究する研究者の能力が大幅に向上する可能性があります。
最近、ダイヤモンドのシリコン空孔 (SiV) センターが、ナノスケール領域全体の温度変化を測定するための有望なツールとして登場しました。 これらの欠陥は、ダイヤモンドの分子格子内の隣接する XNUMX つの炭素原子が XNUMX つのシリコン原子に置き換わったときに形成されます。 レーザーを照射すると、これらの原子は可視または近赤外の狭い範囲の波長で明るく蛍光を発し、そのピークはダイヤモンドの周囲の温度に比例して変化します。
これらの波長は、繊細な生体構造に脅威を与えないため、生物学的調査に特に役立ちます。 これは、SiV センターを含むナノダイヤモンドが細胞に注入されると、内部の微視的な温度変化をサブケルビンの精度で調べることができることを意味し、生物学者は内部で起こっている生化学反応を綿密に研究することができます。
これまでのところ、SiV ナノダイヤモンドは主に、化学気相堆積や、固体炭素を極端な温度と圧力にさらすなどの技術によって製造されてきました。 しかし今のところ、これらの方法で製造できるナノダイヤモンドは約 200 nm のサイズまでしかなく、それでも繊細な細胞構造に損傷を与えるには十分な大きさです。
彼らの研究では、ミズオチとチームは別のアプローチを開発しました。そこでは、最初にシリコンと慎重に選択された爆薬のブレンドを混合しました。 COで混合物を爆発させた後2 混合酸で煤や金属不純物を除去する。 製品を脱イオン水で希釈してすすぐ。 残ったナノダイヤモンドを生体適合性ポリマーでコーティングします。
最後に、研究者は遠心分離機を使用して、より大きなナノダイヤモンドをろ過しました。 最終結果は、平均サイズが約 20 nm の均一で球状の SiV ナノダイヤモンドのバッチでした。フォトルミネッセンス格子欠陥を使用した温度測定を実証するために使用された最小のナノダイヤモンドです。 一連の実験を通じて、Mizuochi と同僚は、22 から 45 °C の範囲の温度で、ナノダイヤモンドのフォトルミネッセンス スペクトルの明確な線形シフトを観察しました。これは、ほとんどの生物系で見られる変動を含みます。
ナノダイヤモンドは生細胞の熱伝導率を測定します
このアプローチの成功により、細胞内部からのはるかに詳細で非侵襲的な温度測定への扉が開かれました。 次に、チームは、各ナノダイヤモンドの SiV センターの数を最適化し、熱環境に対する感度をさらに高めることを目指しています。 これらの改善により、研究者は、これらの構造をオルガネラの研究に使用できるようになることを望んでいます。オルガネラは、すべての生物の機能に不可欠な、細胞のさらに小さく繊細なサブユニットです。
研究者は彼らの調査結果を Carbon.
