Il quantum sensing rappresenta una delle tecnologie più promettenti per superare gli attuali limiti di misura, con particolare rilevanza in biologia e neuroscienze, dove elevata sensibilità e risoluzione temporale sono essenziali.
Il progetto studia il ruolo della temperatura intracellulare nella regolazione dell'attività neuronale, indagando in particolare la presenza di gradienti termici tra vari compartimenti subcellulari. L'approccio proposto sfrutta centri di azoto-vacanza (NV) carichi negativamente in nanodiamanti ed ha l’obiettivo di sviluppare una piattaforma biocompatibile e non invasiva di termometria intracellulare in tempo reale, con risoluzione subcellulare.
L'obiettivo è ottenere un preciso posizionamento dei nanodiamanti nei vari compartimenti neuronali (ad esempio su mitocondri, reticolo endoplasmatico e membrana plasmatica) e una sensibilità dell'ordine dei millikelvin in condizioni fisiologiche. A tal fine i nanodiamanti saranno ottimizzati in termini di materiali e funzionalizzazione superficiale, si allestirà un sistema ottico dedicato e si svilupperà un protocollo di quantum sensing. Si integreranno inoltre misure potenziometriche e amperometriche mediante un custom array di microelettrodi in diamante.
La combinazione di quantum sensing ed elettrofisiologia consentirà il monitoraggio simultaneo di più parametri, offrendo nuove prospettive sul funzionamento cerebrale e future applicazioni nella diagnosi precoce delle malattie neurodegenerative.
Settori scientifici coinvolti
