Температуру внутри клеток покажет нанотермометр

Американские ученые расширяют область применения квантовых точек – наноразмерных полупроводников. С их помощью исследователи впервые установили, что клетки организма имеют неоднородную температуру.

Квантовые точки представляют собой настолько малые полупроводники, что в них проявляются квантовые эффекты. Полупроводники, изготовленные из двух слоев – селенида калия и сульфида цинка – способны светиться, причем цвет может меняться в зависимости от температуры. Это дало повод разработать их применение в качестве термометров.

Замечательно, что размеры квантовых точек позволяют определять температуру отдельных частей клеток – ядра, митохондрий и т.д. Биосовместимость, то есть способность встраиваться в живые структуры без эффекта отторжения, позволяет проводить длительный мониторинг, не опасаясь гибели материала.

Первоначально ученые использовали цветные квантовые точки как альтернативу флуоресцентным красителям для маркировки компонентов клеток. В ходе опытов профессор Хо Янг из Принстонского университета и его коллеги из Калифорнийского университета установили, что полупроводники можно использовать как термометры внутри клеток.

«Мы задались вопросом, однородна внутриклеточная температура или нет», – говорит Янг. Практическая польза этой идеи состоит в том, что она может помочь выяснить молекулярные механизмы, работающие в живых клетках. Нанотермометры, например, применяются для изучения раковых клеток. В этой области важно знать температуру, поскольку один из способов уничтожения опухолей – гипертермия.

В своих исследованиях группа Янга установила по несколько квантовых точек в фибробласты мыши. Затем был добавлен кальций, который обладает свойством повышать температуру. Как только кальций вошел в клетки, метки термометров покраснели от повышения температуры. Но некоторые квантовые точки не становились красными. Это говорит о том, что внутри клеток разная температура. В некоторых случаях точки показывали разницу в 8 °C, хотя чаще она была совсем незначительной. По словам Янга, это подсказывает, какие части клетки генерируют тепло, чтобы противостоять охлаждению.

В настоящее время ученые исследуют с помощью нанотермометра, какие белки и ферменты ответственны за адаптацию клеток к жаре и холоду. Попутно они разрабатывают способ точно устанавливать квантовые точки в ту или иную часть клетки.

Читайте на CNews
Эмоции по команде: как людей делают счастливыми
Нужна ли сертификация ИТ-специалистов для СМБ?
ИТ-услуги для малого бизнеса: цунами приближается