Нанотермометр измеряет температуру внутри клеток

Это стало возможным благодаря исследованиям ученых из университета Райса, которые использовали светоизлучающие свойства отдельных молекул для создания флуоресцентного нанотермометра.

Сотрудники исследовательской лаборатории химика Ангела Марти из университета Райса описали эту технику в журнале Journal of Physical Chemistry. В статье рассказывается, как ученые модифицировали биосовместимый молекулярный ротор, известный как бор-дипиррометен (сокращенно BODIPY), для выявления температуры внутри отдельных клеток.

BODIPY идеально подходит для этой задачи. Его флуоресценция длится лишь некоторое время внутри клетки, и продолжительность сильно зависит от изменений как температуры, так и вязкости окружающей среды. Но при высокой вязкости в типичных клетках время действия флуоресценции зависит только от температуры. Это означает, что при определенной температуре свет выключается с определенной скоростью, и это можно увидеть с помощью флуоресцентного микроскопа с длительным сроком службы.

«Всем известны старые термометры, основанные на свойстве ртути расширяться, и новые термометры, созданные с применением цифровых технологий, – сказал Ангел Марти. – Но использовать их – это все равно, что пытаться измерить температуру человека с помощью термометра размером с Эмпайр Стейт Билдинг». Марти и ведущий автор исследования Мередит Огл заставили ротор вращаться взад-вперед, подобно маховику в часах, вместо того, чтобы позволить ему совершать полный круг.

«Если среда немного более вязкая, молекула будет вращаться медленнее, – сказал Марти. – Это не обязательно означает нечто более холодное или жаркое, просто вязкость окружающей среды отличается от стандартной. Мы обнаружили, что если мы ограничим вращение этого двигателя, то при высокой вязкости внутренние часы – время жизни этой молекулы – станут полностью независимыми от вязкости».

Марти сказал, что метод может быть полезен для количественной оценки эффектов терапии абляции опухоли, где тепло используется для уничтожения раковых клеток, или просто для измерения наличия раковых заболеваний. «У них более высокий метаболизм, чем у других клеток, что означает, что они, вероятно, будут генерировать больше тепла. Мы хотели бы знать, сможем ли идентифицировать раковые клетки по теплу, которое они производят, и дифференцировать их от нормальных клеток», – объяснил ученый.