Magnetómetros basados en diamantes podrían permitir nuevos enfoques para monitorizar el corazón

Los electrodos de la piel pueden ser poco prácticos para pacientes con quemaduras o piel frágil, mientras que la conductividad de los tejidos puede distorsionar las señales eléctricas. Las mediciones magnéticas sin contacto reducen estos problemas, pero por lo general requieren sensores voluminosos y costosos.

Para hacer este enfoque más práctico, los investigadores han desarrollado un magnetómetro cuántico compacto basado en diamante diseñado para capturar la actividad biomagnética cardíaca a temperatura ambiente.

Físicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), que trabajan dentro del Cluster de Excelencia PRISMA++ y del Instituto Helmholtz de Mainz, han desarrollado un magnetómetro de diamante con vacancias de nitrógeno (NV) para medir campos magnéticos biológicos. Descrito en un estudio publicado en Science Advances, el sensor utiliza defectos en el cristal de diamante formados por un átomo de nitrógeno adyacente a una vacancia en la red. El seguimiento de los cambios en los niveles de energía de estos centros NV permite al dispositivo detectar campos magnéticos minúsculos asociados con la actividad cardíaca o neural.

El equipo de la JGU diseñó un magnetómetro NV de diamante basado en fibra como un endoscopio portátil que funciona sin un campo de polarización magnética. En cambio, dos sistemas desarrollados de forma independiente y utilizados por socios del proyecto en las Universidades de Stuttgart y Friburgo y en Q.ANT GmbH dependen de campos de polarización para suprimir la interferencia ambiental.

Los tres sistemas se utilizaron para medir el campo magnético del corazón, demostrando una vía hacia la magnetocardiografía clínica con sensores cuánticos a temperatura ambiente y aclarando los pasos de ingeniería que aún quedan por dar.

La plataforma NV ofrece ventajas prácticas frente a los dispositivos superconductores de interferencia cuántica y a los magnetómetros bombeados ópticamente porque funciona a temperatura ambiente y utiliza un elemento sensor ultracompacto. El sensor es una pirámide de diamante truncada con un volumen inferior a 0,5 milímetros cúbicos, lo que permite su colocación a nivel de la piel y mediciones dirigidas. Esto permite un mapeo espacial más fino, incluida la posible reconstrucción tridimensional de la conducción cardíaca y la medición de la actividad cardíaca fetal, y podría apoyar la detección temprana de afecciones como la miocarditis o la epilepsia.

Aún persisten lagunas técnicas en sensibilidad y en el rendimiento de señal-ruido en comparación con los sistemas establecidos, pero se identifican estrategias de mejora. Los concentradores de flujo que canalizan el flujo magnético hacia el diamante podrían aumentar la amplitud de la señal en más de un factor de 100, ayudados por el pequeño volumen del sensor NV.

Los gradiómetros NV, que comparan señales entre dos sensores separados, podrían además permitir aplicaciones de oncología quirúrgica, monitorización intraoperatoria de nervios en salas no blindadas, separación prenatal de los ritmos maternos y fetales, y magnetoencefalografía portátil a temperatura ambiente para diagnósticos neurológicos e interfaces cerebro-ordenador.

El estudio, “Human Cardiac Measurements with Diamond Magnetometers”, se publicó en Science Advances el 16 de septiembre de 2026.

“Los magnetómetros NV se caracterizan por una inicialización rápida, una excelente biocompatibilidad y un funcionamiento estable en un amplio rango de temperaturas. Esto los hace particularmente atractivos para aplicaciones biomédicas”, afirmó Arne Wickenbrock, coordinador del proyecto insignia DIAQNOS.

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Universidad Johannes Gutenberg de Mainz
PRISMA++ Cluster of Excellence
Instituto Helmholtz de Mainz