O echipă de cercetători a dezvoltat un „termometru” microscopic capabil să măsoare temperatura din interiorul unei singure celule vii, inclusiv în nucleu. Tehnologia, bazată pe senzori moleculari cuantici, permite o precizie deosebită și poate avea implicații importante pentru biologie și medicină.
Cum funcționează noul nanosenzor de temperatură
Senzorii, numiți MoQNs, sunt construiți din pentacen, un compus organic, plasat în nanocristale acoperite cu un strat biocompatibil. Acestea au dimensiuni între 200 și 500 nanometri, fiind mult mai mici decât un globul roșu. Senzorii sunt expuși la un laser verde, iar aceștia emit lumină roșie. Aplicarea unui micRounde la anumite frecvențe determină o schimbare de strălucire, proporțională cu temperatura în zona cercetată.
Această metodă se bazează pe comportamentul electronic al moleculelor de pentacen, care poate fi influențat de mediul termic. Sensibilitatea la mediul cuantic face ca acești senzori să fie extrem de precis în măsurare.
Aplicarea în celulele canceroase
Pentru a introduce senzorii în celulele canceroase, cercetătorii au folosit două proceduri. În unele cazuri, celulele au fost plasate în soluție cu nanosenzori, iar în altele, senzorii au fost injectați direct în nucleu. Ulterior, tehnologia cu laser și microunde a permis citirea temperaturii în diferite puncte ale citoplasmului și nucleului celulei.
Rezultatele au arătat variații de temperatură în interiorul aceleiași celule. Unele zone erau mai calde decât altele, iar nucleul avea diferențe locale mici de temperatură. Aceste diferențe evidențiază complexitatea proceselor metabolice și reacțiilor chimice din celule, care nu sunt uniforme.
Valoarea adusă de această tehnologie
Deocamdată, metoda nu este destinată utilizării clinice directe, ci cercetării în laborator. Nanosenzorii permit observarea detaliată a variațiilor de temperatură în celule, ceea ce poate ajuta la înțelegerea funcționării metabolice și la evoluția anumitor boli, inclusiv cancer.
Noile instrumente pot dezvălui cum răspund celulele la stres sau tratamente, facilitând dezvoltarea de terapii mai precise. În acest moment, tehnologia oferă un nivel de detaliu mai ridicat față de metodele anterioare, precum nanodiamantele cu defecte, care aveau însă limitări în consistență.
Contextul tehnologic și diferențele față de metodele anterioare
Nanodiamantele au fost folosite anterior pentru măsurarea temperaturii celulare. Totuși, acestea prezentau variabilitate între diversele exemplare, ceea ce putea afecta comparabilitatea rezultatelor. Sistemul cu senzori moleculari cuantic face față acestei limitări prin sensibilitate și fiabilitate mai mare.
Această tehnologie reprezintă un pas important în precizia măsurătorilor termice la scară celulară și poate deschide noi direcții pentru cercetarea biologică și pentru dezvoltarea unor terapii personalizate.
Celulele canceroase prezentau diferențe de temperatură între nucleu și citoplasmă, și aceste diferențe varia și de la un punct la altul în interiorul aceleiași celule, acestea fiind detalii importante pentru înțelegerea proceselor metabolice și pentru studierea răspunsurilor la tratament.