Chicago (EUA), 9 de fevereiro de 2026 – Pesquisadores das universidades de Chicago e Iowa demonstraram que nanopartículas de diamante com centros de vacância de nitrogênio (NV) podem detectar, em tempo real, a ativação inflamatória de macrófagos ao medir variações de carga elétrica em vez de temperatura.
O estudo, publicado na revista Advanced Materials, resolve duas limitações históricas dos sensores NV: o cancelamento de sinais elétricos devido à orientação aleatória dos centros e a interpretação controversa de grandes deslocamentos espectrais como variações de temperatura intracelular.
Como funciona o novo modelo
Os autores incluíram um termo transversal secundário, chamado d, nas equações que regem os níveis de energia dos NVs. Diferentemente dos termos tradicionais, esse componente gera um deslocamento de frequência que não se anula mesmo quando os defeitos estão orientados aleatoriamente, produzindo um sinal proporcional ao quadrado do campo elétrico local.
Experimentos em solução salina
Nanocristais de diamante de 70 nm suspensos em solução tampão PBS apresentaram, após cerca de uma hora de iluminação a 0,1 mW/µm², um deslocamento médio de −0,45 MHz na divisão de níveis em campo zero (ZFS), acompanhado de alargamento espectral assimétrico. O efeito não foi observado em ar ou água pura, confirmando a influência do ambiente químico.
Partículas nuas versus revestidas
Para testar a interferência da superfície, os cientistas recobriram alguns nanodiamantes com uma casca de sílica de 15 nm. As partículas core-shell mostraram estabilidade de sinal (ruído de 0,847 kHz) e provocaram menos danos de membrana, menor sinal inflamatório e menor liberação de TNF-α em macrófagos RAW, na faixa de 10 a 200 µg/mL, em comparação com partículas nuas.
Detecção de inflamação celular
Macrófagos estimulados com lipopolissacarídeo (LPS) – componente de parede bacteriana – exibiram, em cinco medições individuais, deriva negativa média de −0,27 ± 0,03 MHz ao longo de 200 s quando continham nanodiamantes sem revestimento. Pela nova interpretação, isso corresponde a uma queda de potencial de superfície de aproximadamente 450 mV. Se fosse apenas calor, implicaria aquecimento celular de 3,62 °C, considerado termodinamicamente inviável.
Imagem: measuring shifts in a quantum property d
Nas mesmas condições, nanodiamantes revestidos não apresentaram deslocamento perceptível, reforçando que o sinal provém de transferência de carga. Ensaios de controle descartaram variações de pH e adsorção de proteínas; exposição a lisado de células tratadas com LPS reproduziu o fenômeno, e peróxido de hidrogênio (1.500 µM) gerou mudanças moderadas, sugerindo participação do estresse oxidativo.
Próximos passos
A equipe planeja usar a abordagem para diferenciar estados de polarização de macrófagos e monitorar, em tempo real, a destruição de células tumorais por linfócitos T, abrindo caminho para aplicações em imunologia e oncologia de célula única.
Com informações de Nanowerk
