印度科学研究所（IISc）的研究人员近日开发了一种创新技术，通过磁性微机器人精确操控量子传感器，使其能够在高黏度的生物环境中主动移动，例如活细胞内部。这项技术为实时、微创地测量细胞内局部黏度、温度等关键参数提供了新的可能性。

细胞通常柔软且富有弹性，量子传感器作为纳米级颗粒，在细胞内因黏性阻力难以自由移动，这给传感带来了挑战。印度科学研究所纳米科学与工程中心（CeNSE）教授、该研究的通讯作者Ambarish Ghosh表示：“在软环境中，测量受限于分析物接近传感器的概率。因此，我们探索了将传感器主动靠近并寻找分析物的方法。”

研究团队将含有氮空位（NV）缺陷的纳米金刚石量子传感器与磁控微机器人相结合。NV缺陷是金刚石晶格中的一个特殊位置，其量子自旋状态对周围环境如温度和磁场敏感，通过激光激发产生的荧光可用于测量多个参数。早期方法使用光学镊子操控传感器，但强光可能损伤细胞。

印度科学研究所的解决方案是将纳米金刚石附着在磁控微机器人上，利用外部旋转磁场驱动其像开瓶器一样穿过流体。微机器人含有铁，其螺旋形状将旋转转换为线性运动，实现三维空间中的精确操控，无需基于光的操作。光仅在测量时使用，这减少了光毒性和加热效应。

在纳米尺度，布朗运动可能导致传感器方向不可预测，增加噪声。但通过磁操控，研究人员能稳定纳米金刚石，抑制噪声并恢复清晰信号。Ghosh说：“我们能够通过磁操控来对抗布朗运动。这使得这个平台比光学或其他技术更有前景。”

设计传感器时，团队需避免磁性元件干扰量子传感器。CeNSE的研究助理、第一作者Eklavy Vashist指出：“这并不直观，因为传感器本身可能受磁性元件影响。”通过将纳米金刚石放置在距离微机器人铁头约一微米处，他们解决了这一问题，使磁场影响可忽略不计。

这项技术不仅适用于测量黏度和温度，还可用于观察活细胞内的活性氧物种（ROS），这在癌症和衰老研究中具有重要意义。