磁共振计量测量金属黄蛋白
生物物理
2024-10-23 v2 量子物理
摘要
血红蛋白（Hb）是一种多功能蛋白，被分类为金属蛋白、色素蛋白和 globulin。它含铁，铁在红细胞内输送氧气至关重要。Hb通过将氧从呼吸器官输送至身体各组织，释放氧以支持有氧呼吸，从而维持生物体的代谢过程。Hb可存在多种形态，主要取决于铁在血红素基团中的氧化态，包括金属黄蛋白（MetHb）。测量MetHb浓度至关重要，因为其无法输氧，血液中MetHb浓度升高会导致黄血病。本文利用掺杂含浅层高密度氮空位（NV）自旋量子比特的纳米晶金刚石表面，进行探测MetHb的光学磁共振计量。我们调制MetHb浓度范围为6×10^6至1.8×10^7个/μm²吸附Fe³⁺自旋，观察到NV松弛速率G1（即1/T1，T1为NV自旋晶格松弛时间）增加至2×10^3 s⁻¹。NV对MetHb在磷酸盐缓冲盐溶液中的磁共振计量显示类似效应，当MetHb浓度升至100 μM时，G1增加至6.7×10³ s⁻¹。NV G1的增加可归因于来自MetHb蛋白中Fe³⁺自旋产生的自旋噪声增加。该研究为NV量子传感器在体积低于100皮克特拉的生物分子中探测参数性中心提供了另一应用场景。
引用
@article{arxiv.2405.08227,
title = {Magnetic Relaxometry of Methemoglobin by Widefield Nitrogen-Vacancy Microscopy},
author = {Suvechhya Lamichhane and Evelyn Carreto Guevara and Ilja Fescenko and Sy-Hwang Liou and Rebecca Y. Lai and Abdelghani Laraoui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.08227},
year = {2024}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2310.08605