Теперь это возможно благодаря исследованиям ученых из Университета Райса, которые использовали светоизлучающие свойства определенных молекул для создания флуоресцентного нанотермометра.
Рисовая лаборатория химика Ангела Марти раскрыла эту технику в статье журнала Physical Chemistry B, описав, как она модифицировала биосовместимый молекулярный ротор, известный как дипиррометен бора (сокращенно BODIPY), чтобы определять температуру внутри отдельных клеток.
Молекула идеально подходит для поставленной задачи. Его флуоресценция длится совсем немного, пока находится внутри клетки, и продолжительность сильно зависит от изменений как температуры, так и вязкости окружающей среды.
Но при высокой вязкости среда 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 для визуализации времени жизни флуоресценции.
Марти сказал, что коллеги из Медицинского колледжа Бэйлора предложили ему разработать технологию. «Всем известны старые термометры, основанные на расширении ртути, и новые, основанные на цифровых технологиях», – сказал он.
"Но использовать их 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 заставила ротор вращаться вперед и назад, как маховик в часах, вместо того, чтобы позволить ему вращаться полностью.
"Он в значительной степени колеблется", – сказал Марти.
«Мы измеряем, как долго молекула остается в возбужденном состоянии, которое зависит от того, насколько быстро она колеблется», – сказал он. "Если вы увеличите температуру, он будет раскачиваться быстрее, и это сократит время пребывания в возбужденном состоянии."
Эффект, как сказал Марти, обычно не зависит от концентрации молекул BODIPY в клетке и фотообесцвечивания, точки, в которой флуоресцентные способности молекулы разрушаются.
«Если окружающая среда немного более вязкая, молекула будет вращаться медленнее», – сказал Марти. "Это не обязательно означает, что здесь холоднее или жарче, просто вязкость окружающей среды отличается.
«Мы обнаружили, что если мы ограничим вращение этого двигателя, то при высоких вязкостях внутренние часы – время жизни этой молекулы – станут полностью независимыми от вязкости», – сказал он. "Это не особенно характерно для зондов такого типа."
Марти сказал, что этот метод может быть полезен для количественной оценки эффектов терапии по удалению опухоли, когда тепло используется для уничтожения раковых клеток, или просто для измерения наличия рака. «У них более высокий метаболизм, чем у других клеток, а это значит, что они, вероятно, будут выделять больше тепла», – сказал он. "Мы хотели бы знать, можем ли мы идентифицировать раковые клетки по выделяемому ими теплу и отличить их от нормальных клеток."