ИОФ РАН
Название: Пресс-релиз работы «Исследование люминесцентных свойств наноалмазов, синтезированных HPHT и CVD методами, и создание на их основе нового ультралокального алмазного термометра-нагревателя для решения актуальных биофизических задач» участника финального тура Молодежного конкурса лучших публикаций ИОФ РАН Ромшина Алексея Максимовича
Исследователи из ЦЕНИ ИОФ РАН совместно с коллегами из ИТЭБ РАН и ИВНД РАН разработали и апробировали новую биофизическую платформу — алмазный термометр-нагреватель (АТН), который позволяет одновременно локально нагревать биологический объект и точно измерять температуру в той же области по спектральному отклику люминесценции SiV-центров в наноалмазах (рис. 1). Цикл работ 2023–2025 годов охватывает как исследование температурной чувствительности люминесценции SiV-центров в алмазных частицах различного происхождения, так и демонстрацию ультралокального теплового контроля в модельных биосистемах — от изолированных органелл и одиночных живых клеток до in vivo экспериментов на анестезированных животных.
Проведены пионерские эксперименты на стыке физики и биологии по ультралокальному тепловому воздействию на живые клетки с помощью разработанного АТН. Впервые показана возможность модуляции активности нейронов посредством управляемого локального нагрева, приводящего к деполяризации мембраны и генерации потенциалов действия, а также высвобождению внутриклеточного Ca2+. Открыт и описан новый эффект «теплового захвата мембраны», связанный с фазовыми переходами в липидных бислоях. Впервые зафиксированы температурные реакции мозга анестезированных животных на введение физиологически активных веществ. Полученные результаты формируют научно-технологическую базу для создания новых биосовместимых платформ для адресного теплового воздействия и исследования клеточных процессов в реальном времени.
Рис. 1. Алмазный термометр-нагреватель – люминесцирующая алмазная частица на торце стеклянного микрокапилляра – вблизи живой клетки.