Как узнать, что у клетки лихорадка? Измерьте его температуру.
Теперь это возможно благодаря исследованию ученых Университета Райса, которые использовали светоизлучающие свойства определенных молекул для создания флуоресцентного нанотермометра.
Лаборатория Райса химика Анхеля Марти раскрыла технику в журнале Journal of Physical Chemistry B, описав, как она модифицировала биосовместимый молекулярный ротор, известный как дипиррометен бора (сокращенно BODIPY), для определения температуры внутри отдельных клеток.
Молекула идеально подходит для этой задачи. Его флуоресценция длится очень короткое время внутри клетки, и продолжительность сильно зависит от изменений как температуры, так и вязкости окружающей среды. Но при высокой вязкости среды в типичных клетках время ее флуоресценции зависит только от температуры.
Это означает, что при определенной температуре свет выключается с определенной скоростью, и это можно увидеть с помощью микроскопа с изображением флуоресценции.
Марти сказал, что коллеги из Медицинского колледжа Бейлора поставили перед ним задачу разработать эту технологию. «Все знают старые термометры, основанные на расширении ртути, и более новые, основанные на цифровых технологиях», - сказал он.
"Но использовать их было бы все равно, что пытаться измерить температуру человека термометром размером с Эмпайр Стейт Билдинг."
Техника зависит от ротора. Аспирантка Марти и Райс и ведущий автор Мередит Огл заставляла ротор двигаться вперед и назад, как маховик в часах, вместо того, чтобы позволить ему вращаться полностью..
"Он сильно шатается", сказал Марти.
«Мы измеряем, как долго молекула остается в возбужденном состоянии, что зависит от того, как быстро она колеблется», - сказал он. «Если вы повышаете температуру, он колеблется быстрее, и это сокращает время, в течение которого он остается возбужденным».
Эффект, по словам Марти, удобно не зависит от концентрации молекул BODIPY в клетке и от фотообесцвечивания, точки, в которой флуоресцентные способности молекулы разрушаются.
«Если среда немного более вязкая, молекула будет вращаться медленнее», - сказал Марти. «Это не обязательно означает, что здесь холоднее или горячее, просто вязкость окружающей среды разная.
«Мы выяснили, что если ограничить вращение этого мотора, то при высоких вязкостях внутренние часы - время жизни этой молекулы - становятся полностью независимыми от вязкости», - сказал он. «Это не особенно распространено для таких датчиков».
Марти сказал, что этот метод может быть полезен для количественной оценки эффектов терапии по удалению опухоли, когда тепло используется для разрушения раковых клеток, или просто для измерения наличия рака. «У них более высокий метаболизм, чем у других клеток, а это означает, что они, вероятно, будут генерировать больше тепла», - сказал он. «Мы хотели бы знать, можем ли мы идентифицировать раковые клетки по выделяемому ими теплу и отличить их от нормальных клеток».