新技術即時監控多個探針活細胞內動態運作

港中大量子信息技術與材料全國重點實驗室成功研發出結合新型光學成像與AI（人工智能）演算法的追蹤技術，能夠即時監控多個納米鑽石探針於活細胞內的動態運作。這項技術已申請美國專利，適用於複雜生物環境中的信號識別與分析。

劉仁保進一步解釋：「我們將納米金剛石探針植入細胞內部，追蹤其在細胞內的運動和轉動。這些動態數據為研究細胞內流體特性提供了關鍵資訊，因為細胞內的流體運動與物質運輸、流體性質等密切相關。」

以其中一項應用為例，團隊會將納米金剛石探針放入細胞中，觀察其移動和轉動情況。科研人員可通過觀察這些動態資訊，有助理解細胞在不同環境條件下的功能變化，如細胞在溫度升降等壓力下的反應，這些資訊過去難以透過傳統方法獲取，新技術則可做到快速準確地追蹤。

另一方面，團隊將金剛石量子探針與原子力顯微鏡（AFM）技術結合，用於測量微納尺度材料的力學特性、超薄材料結構、力─磁耦合效應，以及細胞的力學行為，為基礎研究及產品底層性能分析開闢新路徑。

以細胞力學為例，細胞的分化過程，除了基因表達，化學與力學環境同樣關鍵，同一組基因的細胞可能因而最終發展成不同的組織和器官。這種性質的改變，與細胞癌變等生物過程密切相關。

劉仁保說，針對細胞極為黏稠且處於液體環境，團隊利用金剛石量子探針的新方法，通過探針壓下產生的微小形變，精確測量細胞結構的轉動角度，極大提升靈敏度，所獲資訊對理解細胞分化、癌變機制及生命過程調控具有重要價值。尤其細胞力學性質深受微環境影響，傳統壓痕測量法受表面黏滯效應干擾較大，而量子探針透過非局域的幾何測量，可有效排除干擾，清晰解析細胞的分層力學結構。