Un equipo internacional de físicos y bioingenieros presentó una microsonda cuántica capaz de medir variaciones de temperatura dentro de células vivas con una resolución sin precedentes. El avance, difundido en un comunicado científico en las últimas horas, utiliza centros de vacancia-nitrógeno (NV) en nanodiamantes, estructuras cuánticas extremadamente sensibles a cambios térmicos a escala nanométrica.
La medición de temperatura intracelular es un desafío histórico en biomedicina. Muchos procesos metabólicos generan microfluctuaciones térmicas, pero su escala es tan pequeña que la mayoría de las técnicas convencionales no pueden detectarlas sin alterar la célula. Las microsondas cuánticas, en cambio, permiten registrar variaciones inferiores a 0,1 °C en regiones diminutas del citoplasma sin interferir de manera significativa con la actividad celular.
Los centros NV en diamante se comportan como pequeños sensores cuánticos cuya fluorescencia cambia según el entorno térmico y magnético. El equipo empleó pulsos láser de baja intensidad para excitar los nanodiamantes y registrar su respuesta óptica. A partir de esas señales, reconstruyeron mapas térmicos tridimensionales dentro de células vivas con un nivel de detalle que no había sido alcanzado hasta ahora.
En una serie de experimentos, los científicos introdujeron las microsondas en células sometidas a distintos estados metabólicos, incluidos procesos de estrés oxidativo y activación mitocondrial. Los mapas térmicos mostraron patrones inesperados: algunas regiones celulares aumentaban su temperatura de manera transitoria durante picos de actividad metabólica, mientras que otras permanecían estables. Estos datos sugieren que la temperatura intracelular es mucho más heterogénea de lo que se estimaba.
La posibilidad de observar estas variaciones en tiempo real abre nuevas vías para estudiar enfermedades donde el metabolismo celular se encuentra alterado, como el cáncer o trastornos neurodegenerativos. También podría ayudar a optimizar terapias basadas en calor —como la hipertermia oncológica— mediante la monitorización directa de cómo responden las células durante el tratamiento.
Los especialistas destacaron que uno de los logros clave del proyecto fue mejorar la biocompatibilidad de los nanodiamantes. Durante años, uno de los obstáculos principales para usar sensores cuánticos en biología era evitar respuestas tóxicas o interferencias en rutas celulares esenciales. El nuevo recubrimiento desarrollado por el equipo permitió estabilizar las microsondas en el interior celular durante largos periodos, manteniendo su sensibilidad.
Más allá de la biomedicina, los autores anticipan que estas técnicas podrían emplearse en investigación fundamental para estudiar cómo la temperatura afecta la dinámica de proteínas, la formación de agregados moleculares y la eficiencia de enzimas en distintas condiciones fisiológicas. La capacidad de observar microfluctuaciones térmicas a tiempo real proporciona una herramienta inesperada para entender la física interna de la vida.
El grupo continuará trabajando para miniaturizar aún más las microsondas y aumentar su sensibilidad. También planean experimentar con sensores cuánticos que puedan detectar simultáneamente temperatura, pH y campos eléctricos, lo que permitiría obtener una imagen integrada del microambiente celular.