Человеку для жизни необходим кислород, однако в организме он может трансформироваться в агрессивно активные молекулы при определенных биологических условиях. Эти молекулы называются АФК (активными формами кислорода), и могут нанести серьезный вред белкам, РНК и ДНК. Чтобы нейтрализовать АФК, организм обычно применяет специальные вещества — антиоксиданты.
Очень важно своевременно обнаруживать окислительный стресс, когда антиоксиданты не справляются. Поэтому вопросы ранней диагностики и профилактического лечения представляют значительный интерес для ученых, работающих в области биомедицины. Международное сотрудничество между японским Национальным институтом квантовой и радиологической науки и техники (QST), Болгарской академией наук и Софийским университетом Святого Климента Охридского привело к появлению многообещающей технологии для этой цели — нового квантового датчика. Он подходит для ранней диагностики патологий, сопровождающихся воспалением: инфекционные заболевания, рак, нейродегенерация, атеросклероз, диабет, дисфункция почек.
Датчик состоит из ядра квантовой точки-полупроводника, покрытого кольцевидным сахароподобным соединением, называемым циклодекстрин, который в свою очередь связан с шестью редокс-чувствительными химическими группами, производными нитроксида. Производные нитроксида заставляют датчик давать сигналы флуоресценции, когда он находится в восстановленном состоянии, и давать магнитные волны, когда он находится в окисленном состоянии. Это позволяет обнаруживать окислительный стресс с помощью таких методов, как магнитно-резонансная томография (МРТ) и электронная парамагнитная томография (ЭПР), которые способны обнаруживать магнитные сигналы. Технология успешно проверена на мышах.