Forskare från Institutet för fotoniska vetenskaper (ICFO), i samarbete med CSIC och Macquarie University i Australien, har utvecklat en ny teknik, liknar MRI men med en mycket högre upplösning och känslighet, som har förmågan att skanna enskilda celler.

I en artikel publicerad i Naturens nanoteknik , och markeras av Natur , ICFO prof. Romain Quidant förklarar hur detta åstadkoms med hjälp av konstgjorda atomer, diamantnanopartiklar dopade med kväveföroreningar, att undersöka mycket svaga magnetfält som de som genereras i vissa biologiska molekyler.

Den konventionella MRI registrerar magnetfälten hos atomkärnor i våra kroppar som tidigare har exciterats av ett externt elektromagnetiskt fält. Det kollektiva svaret av alla dessa atomer gör det möjligt att diagnostisera och övervaka utvecklingen av vissa sjukdomar. Dock, denna konventionella teknik har en diagnostisk upplösning i millimetrisk skala. Mindre föremål ger inte tillräckligt med signal för att kunna mätas.

Den innovativa teknik som föreslagits av gruppen ledd av Dr. Quidant förbättrar avsevärt upplösningen på nanometerskala (nästan en miljon gånger mindre än millimetern), gör det möjligt att mäta mycket svaga magnetfält, som de som skapas av proteiner. "Vårt tillvägagångssätt öppnar dörren för utförande av magnetiska resonanser på isolerade celler som kommer att erbjuda nya informationskällor och tillåta oss att bättre förstå de intracellulära processerna, möjliggör icke-invasiv diagnos, " förklarar Michael Geiselmann, ICFO-forskare som genomförde experimentet. Tills nu, det har bara varit möjligt att nå denna resolution i laboratoriet, använda enskilda atomer vid temperaturer nära den absoluta nollpunkten.

Individuella atomer är strukturer som är mycket känsliga för sin miljö, med stor förmåga att upptäcka närliggande elektromagnetiska fält. Utmaningen med dessa atomer är att de är så små och flyktiga att för att kunna manipuleras, de måste kylas till temperaturer nära den absoluta nollpunkten. Denna komplexa process kräver en miljö som är så restriktiv att den gör enskilda atomer olämpliga för potentiella medicinska tillämpningar. Konstgjorda atomer som används av Quidant och hans team bildas av en kväveförorening som fångas in i en liten diamantkristall. "Denna förorening har samma känslighet som en enskild atom men är mycket stabil vid rumstemperatur på grund av dess inkapsling. Detta diamantskal gör att vi kan hantera kväveföroreningar i en biologisk miljö och, därför, gör det möjligt för oss att skanna celler", hävdar Dr. Quidant.

För att fånga och manipulera dessa konstgjorda atomer, forskare använder laserljus. Lasern fungerar som en pincett, leder atomerna ovanför objektets yta att studera och extrahera information från dess små magnetfält.

Framväxten av denna nya teknik kan revolutionera området för medicinsk bildbehandling, möjliggör avsevärt högre känslighet i klinisk analys, en förbättrad förmåga att tidigt upptäcka sjukdomar, och därmed en högre sannolikhet för framgångsrik behandling.