مقياس حراري نانوي جديد تم ابتكاره في جامعة هارفرد في الولايات المتحدة الامريكية يستخدم لقياس تغيرات درجة الحرارة في الخلايا الحية. المقياس الذي هو عبارة عن كريستلات غايه في الصغر من الالماس (كريستلات نانويه) تحقن داخل الخلايا الحية عن طريق اسلاك نانويه, قادر على تحسس التقلبات والتغييرات الصغيرة جداً في درجات الحرارة (تغيرات بصغر 1.8 ميلي كلفن) بواسطة تدرج نانومتري (1 نانومتر = 9-^10*1 متر).
بعد اجراء بعض التحسينات سيتمكن الجهاز من اشتشعار واكتشاف الظواهر التي تعتمد على الحرارة في الخلايا البايولوجيه وكذلك من الممكن ان يساهم في علاج الامراض السرطانية.
استثمر ميخائيل لوكن Mikhail Lukin قائد فريق الباحثين في جامعة هارفرد العيوب التي تحصل في مادة الالماس عندما تحل ذرة
نايتروجين محل ذرتين متجاورتين من الكاربون مع ترك موقع شاغر في شبكة جزيئة الالماس, تسمى هذه الظاهرة ب (N-Vcenters) وهي مختصر ل(nitrogen vacancy centres).
المستوى الارضي للN-V center ينقسم الى – مستوى طاقة عالي ومستوى طاقة واطئ – فرق الطاقة بين هذين المستويين يمثل تردد الانتقال او تردد التحول. تردد التحول يعتمد ويتغير بتغير درجة حرارة كرستالة الالماس (اي معتمدا على زيادة او نقصان درجة الحرارة في الالماس). مبدأ عمل تقنية المقياس مبنيه على قياس التغيير في تردد التحول وبدقة عالية جداُ والتي يمكن اجراءها باستخدام مطياف خاص يقوم بتحليل انبعاث العينة (كرستالة الالماس النانويه) يطلع عليه اسم (fluorescence spectroscopy) او (spectrofluorometry) ثم استخدام الحسابات الرياضيه لمعرفة درجة حرارة كريستالة الالماس بالضبط.
وكما هو معروف ان مادة الالماس تعتبر واحدة من المواد ذات الايصاليه الجيدة للحرارة فأنها سوف تمتلك نفس درجة حرارة الوسط المحيط بها (الخلايا الحية).
الجهاز الذي استخدمه الباحثون في تجاربهم والذي حُقن داخل خلايا بايولوجية عن طريق اسلاك نانويه, قادر على تحسس تغييرات حراريه بصغر (1.8 ميلي كلفن) في عينه من الالماس النقي عند مسافات بصغر (200 نانو متر).
علاج الاورام بعملية الاستئصال الحراري؟
في مجموعة تجارب اخرى قام لوكن وزملائه بأدخال جزيئات الذهب النانوية المتحفزة بأشعة الليزر (التي يمكن ان تعتبر كمصادر حراريه ناونيه) الى بحوثهم. هذه التقنيه اعطت الباحثين الامكانية مراقبة وسيطرة الحرارة داخل الخلايا البايولوجية (في هذه الحالة المقصود هو الخلايا الليفيه الجنينية). كذلك اكتشف الباحثون انه من الممكن استخدام الحرارة المنبعثة من جزيئات الذهب النانوية لغرض تدمير الخلية وقد تمكنوا من ذلك بالفعل بعد ان قامو بحساب كمية الحرارة المطلوبة لهذا الغرض بدقة عالية.
يقول احد اعضاء فريق الباحثين جورج كوكسو Georg Kucsko: “ان جمع تقنية الاستئصال الحراري هذه مع ابتكارنا الجديد سيكوّن نهضة عظيمة في مجال الطب وبالاخص في تشخيص وقتل خلايا الاورام الخبيثه (الخلايا السرطانيه) خصوصا مع ميزة الحفاظ على الخلايا السليمة المجاورة للخلية السرطانية بدون اذى.”
اضاف: “اذا تمكنّا من تطوير حساسية ابتكارنا الجديد, سنكون قادرين على استخدامهِ لدراسة العمليات والتفاعلات التي تحصل داخل الخلية بأزمان صغيرة جداَ.” كما تحدث لموقع physicsworld.com: “انه من الممكن استخدام هذا الابتكار لمعاينه التفاعلات
البيوكيميائية التي تحصل في هذه الخلايا وكذلك السيطرة على هذه التفاعلات. مع دمج تقنيه المقياس الحراري النانوي مع تقنيات اخرى كتقنيه (two-photon microscopy) سيسمح لنا بتحديد ومعرفة نشاطات الاورام السرطانية في الخلايا عن طريق تصوير طريقة تكوين الحرارة في الخلية الحية (Thermogenesis).”
ان طريقة توليد الحرارة في الخلايا الحية السليمة تختلف عن طريقة توليدها في الخلايا المصابة بالاورام الخبيثة وعن طريق هذا الاختلاف يمكن تشخيص موقع الخلايا المصابة بالاورام الخبيثة.