武汉大学梁乐课题组在单细胞生物自旋测量与量子生物传感方面取得新进展

（通讯员高妍）近日，国际期刊《先进材料》（Advanced Materials）在线发表了武汉大学高等研究院、复杂生命体代谢与调控全国重点实验室与中南医院交叉研究院教授梁乐课题组的最新研究成果。研究提出长时程单细胞水平生物自旋测量方法，基于纳米金刚石色心的量子传感技术，为动态单细胞水平免疫压力测量研究提供新视角。论文题为“Long-Term Bio-Spin Readouts Enable Decoding Immune-Imposed Stress at the Single-Cell Level”。武汉大学高等研究院博士研究生林为明和硕士研究生苗艳为共同第一作者，梁乐与上海交通大学院士樊春海为共同通讯作者，武汉大学高等研究院为第一署名单位和通讯作者单位。

该研究利用带有氮-空位（NV）中心的纳米金刚石作为细胞内生物自旋的纳米量子传感器，实现了在单细胞水平上连续测量免疫压力下的细胞状态。这些纳米金刚石通过内吞作用进入细胞内部。由于其高的生物相容性和化学稳定性，它们能够随着细胞分裂而传到子代，并在长时间跨度内保持量子传感性能。同时利用NV中心对周围顺磁性磁噪声极度敏感的特性，通过连续自旋弛豫测量，将细胞内的氧化应激状态转化为定量、时间可分辨的生物自旋轨迹。

研究表明免疫压力对细胞宿命的影响，不仅取决于某一时间的氧化物浓度，更取决于细胞内部顺磁对应激的累积量与动态调节能力。提出的过渡范围，为区分应激反应与凋亡轨迹提供了参考。

该成果不仅展现了量子传感技术在生物医学交叉领域的潜力，也为未来开发新型肿瘤免疫治疗策略、精准评估细胞应激药物疗效提供了先进前沿技术支撑。

该研究得到了国家自然科学基金等项目支持，并获得武汉大学科研公共服务平台支持。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74885