El grupo Quantum Technologies de la Universidad de Murcia (UMU), que dirige el físico Javier Prior, logró introducir nanodiamantes con sensores cuánticos dentro de células humanas con el fin de realizar medicina de diagnóstico. Con esta tecnología, la plataforma puede ser capaz de detectar “anomalías celulares en el cuerpo humano en su estado más inicial, actuando como ‘alertas’ de la enfermedad antes de que el paciente sufra los síntomas de la patología”.
Prior explicó sobre la plataforma que “la que desarrollamos en la Universidad de Murcia consiste en el control del electrón de un átomo de nitrógeno implantado en el interior de un diamante. Entre las ventajas de esta plataforma, conocida como centros NV (Nitrógeno-Vacante), está su capacidad de operar a temperatura ambiente, su robustez y su bio-compatibilidad, que permite utilizarla en el interior de organismos vivos”.
La investigación financiada por la AEI (Agencia Española de Investigación) se centra, como detalla Prior, en “el desarrollo de sensores cuánticos con aplicaciones en medicina. Disponer de sensores capaces de detectar la presencia de moléculas individuales nos permitirá diagnosticar enfermedades en un estadio inicial”.
“La esperanza de vida en la actualidad se incrementa gracias, principalmente, a tres aspectos: nuevos tratamientos, prevención a través de hábitos saludables y, por último, un diagnósticos precoz y personificado de la enfermedad. Y es en esta última dirección donde la física cuántica juega un papel muy importante en la actualidad con el desarrollo de los sensores cuánticos”, precisó el investigador español.
Este logro permite investigar procesos inflamatorios en el interior de las células, responsables del desarrollo de numerosas enfermedades.
CÓMO FUNCIONA
Prior en declaraciones al diario El País de España explicó que “tenemos un dispositivo que es muy sensible a una determinada acción exterior. Generamos un sistema cuántico. Tomo un electrón y, mediante pulsos ultrarrápidos, lo pongo en una superposición donde está girando hacia un lado, lo que se conoce como spin [rotación en inglés], aunque no es un giro realmente, y al contrario a la vez. Como cualquier estado cuántico es muy sensible a la acción de cualquier campo eléctrico o magnético u otro parámetro físico, lo usamos como una brújula. Si a esta le acercas un imán, la aguja se mueve y se alinea con el campo magnético. Mi sensor detecta los campos magnéticos más pequeños y funciona a temperatura ambiente”.
Agrega que “el vehículo de este sensor capaz de detectar la más mínima señal es un diamante con la partícula atómica a nueve nanómetros de la superficie —un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro (10⁻⁹)—. A los diamantes los hacemos sintéticos porque los naturales tienen muchas impurezas [que pueden afectar al sistema cuántico] y los queremos muy puros, ya que solo nos interesa que tenga átomos de carbono 12. Lo construimos mediante deposición química de vapor: se genera un plasma que se va depositando capa a capa”.
El siguiente paso es llevar el nanodiamante, que es absolutamente biocompatible, a una célula en una placa de Petri mediante unas pinzas ópticas, dos láseres que atrapan el dispositivo: “De esta forma, se puede introducir en una parte de la célula y detectar si se está generando una proteína relacionada con la inflamación. Es como introducir una cámara que monitoriza en todo momento las moléculas”. Y pone un ejemplo: “Los radicales libres no tienen el mismo número de electrones que de protones y son desencadenantes del envejecimiento o de muchas enfermedades, como los procesos degenerativos, porque roban partículas a las vecinas”.
Su aplicación en un organismo podría ser mediante implantación, inyección o simplemente, en el caso del cerebro, con un casco que lo cubra y mida los campos eléctricos de las neuronas.
