نانو دماسنج دمای داخل سلول را اندازه می گیرد.

 

آزمایشگاه شیمی از فلورسانس موتورهای مولکولی برای احساس شرایط استفاده می کند.

اکنون این به لطف تحقیقات دانشمندان دانشگاه رایس که از خاصیت تابش نور مولکولهای خاص برای ایجاد یک دماسنج نانو فلورسنت استفاده کرده اند، امکان پذیر است. آزمایشگاه شیمی رایس، آنجل مارتی، این روش را در ژورنال Journal of Physical Chemistry B، با تشریح چگونگی اصلاح یک روتور مولکولی زیست سازگار با نام بورون دیپیرومتن boron dipyrromethene (BODIPY، به طور کوتاه) نشان داد که دمای داخل سلولهای منفرد را مشخص می کند.

 

این مولکول از نظر ایده آل متناسب با کار است. فلورسانس آن تنها کمی در سلول باقی می ماند و مدت زمان آن به تغییرات دما و ویسکوزیته محیط آن بستگی دارد. اما در ویسکوزیته بالا، محیط در سلولهای معمولی، طول عمر فلورسانس آن به تنهایی به دما بستگی دارد. این بدان معناست که در دمای خاصی، نور با سرعت خاصی خاموش می شود و می توان با یک میکروسکوپ تصویربرداری با طول عمر فلورسانس آن را مشاهده کرد.

 

مارتی گفت همکاران دانشکده پزشکی بیلور او را برای توسعه این فن آوری به چالش کشیدند. وی گفت: "همه دماسنج های قدیمی را بر اساس گسترش جیوه و جدیدترها را بر اساس فناوری دیجیتال می شناسند.""اما استفاده از اینها مانند تلاش برای اندازه گیری دمای شخص با دماسنجی اندازه ساختمان امپایر استیت است."

 

 

نمودار در سمت چپ مجموعه ای از میکروگراف های عمر فلورسنت است که نشان دهنده پاسخ مولکول ها به دما، در سلسیوس است. در سمت راست، ساختار مولکول روتور را در پایین نشان می دهد که برای محدود کردن چرخش 360 درجه اصلاح شده است. تصویرگری توسط مریدیت اوگل

 

این تکنیک به روتور بستگی دارد. مارتی و رایس، دانشجوی فارغ التحصیل و نویسنده اصلی، مریدیت اوگل روتور را مانند چرخ دنده در ساعت، به جای اجازه دادن به چرخش کامل برای رفتن به جلو و عقب محدود کرد. مارتی گفت: "این بسیار لرزان است."

وی گفت: "آنچه ما اندازه گیری می کنیم این است که چه مدت مولکول در حالت هیجان زده باقی می ماند و این بستگی به سرعت آن دارد. "اگر دما را افزایش دهید، سریعتر لرزیده می شود، و این مدت زمان ماندن در حالت هیجان را کوتاه می کند."مارتی گفت، این اثر به راحتی مستقل از غلظت مولکول های BODIPY در سلول و فوتوبلیچینگ است، نقطه ای که قابلیت های فلورسنت مولکول از بین می رود.

 

مارتی گفت: "اگر محیط کمی چسبناک باشد، مولکول کندتر می چرخد." "این لزوماً به معنای سردتر یا گرمتر بودن نیست، زیرا ویسکوزیته محیط متفاوت است. وی گفت: "ما دریافتیم که چرخش این موتور را محدود می کنیم، سپس در ویسکوزیته های بالا، ساعت داخلی - طول عمر این مولکول - کاملاً مستقل از ویسکوزیته می شود." "این به ویژه برای این نوع کاوشگرها معمول نیست." مارتی گفت که این روش ممکن است برای تعیین کمیت اثرات درمان فرسایش توموری، که در آن از گرما برای از بین بردن سلول های سرطانی استفاده می شود، یا در اندازه گیری ساده برای حضور سرطان مفید باشد. وی گفت: "آنها نسبت به سایر سلول ها متابولیسم بالاتری دارند و این بدان معنی است که احتمالاً گرمای بیشتری تولید می کنند." "ما می خواهیم بدانیم که آیا می توانیم سلولهای سرطانی را با توجه به گرمی که تولید می کنیم شناسایی کنیم و آنها را از سلولهای طبیعی متمایز کنیم."

 

 

منبع:

Meredith M. Ogle, Ashleigh D. Smith McWilliams, Matthew J. Ware, Steven A. Curley, Stuart J. Corr, Angel A. Mart�. Sensing Temperature in Vitro and in Cells Using a BODIPY Molecular Probe. The Journal of Physical Chemistry B, 2019; DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b04384