Een nanothermometer om de temperatuur van de cellen te meten en kankercellen op te sporen
Texaanse wetenschappers hebben een nanothermometer ontwikkeld die de temperatuur in de cellen meet. De techniek is gebaseerd op de fluorescerende eigenschappen van een gewijzigde moleculaire rotor en op de viscositeit van de cel. Ze zou nuttig kunnen zijn om kankercellen op te sporen.
Hoe weet je of een cel koorts heeft? Als je daarvoor een oude kwikthermometer of een digitale thermometer zou gebruiken, zou dat te vergelijken zijn met meting van de lichaamstemperatuur met een thermometer ter grootte van de Empire State Building, volgens chemici van de Rice University, Houston. Zij hebben er iets veel beter op gevonden. Om de temperatuur in de cellen te meten, hebben ze een fluorescentienanothermometer ontworpen die gebruik maakt van de elektroluminescente eigenschappen van de stoffen waaruit de thermometer bestaat.
Het gaat meer bepaald om "Bodipy"-moleculen (borondipyrrometheen). Die biocompatibele moleculaire rotors werden gewijzigd door toevoeging van een polyethyleenglycolketen om de temperatuur in levende cellen te detecteren.
De moleculen zenden een korte fluorescentie uit in de cel . De duur van die fluorescentie hangt af van twee parameters: de temperatuurverandering en de viscositeit van de omgeving waarin ze zich bevinden. Bij een hoge viscositeit, wat het geval is in de typische cellen van het menselijke lichaam, hangt de duur van de fluorescentie enkel af van de temperatuur.
In de praktijk betekent dat dat het licht bij een gegeven temperatuur uitdooft met een bepaalde snelheid. Die kan worden ontcijferd met fluorescentiemicroscopie.
De techniek hangt af van de rotor, die heen en weer beweegt in plaats van rond te draaien. "We meten hoelang het molecuul in geëxciteerde toestand blijft, en dat hangt af van de snelheid waarmee het molecuul trilt", legt Angel Marti, hoofdauteur van de studie, uit. "Als de temperatuur stijgt, zal het molecuul sneller bewegen, waardoor het minder lang geëxciteerd zal blijven."
Volgens de vorsers zou de techniek nuttig kunnen zijn om de effecten van radiofrequentieablatie van een tumor te meten of gewoonweg om kanker op te sporen.
"Kankercellen hebben een hoger metabolisme dan andere cellen en produceren dus meer warmte", vervolgt Angel Marti. "We zouden willen nagaan of we kankercellen kunnen detecteren en onderscheiden van normale cellen op grond van de warmte die ze afgeven."
(referentie: Journal of Physical Chemistry B, 20 augustus 2019, DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b04384)