2020-04-30 00:17:01
一种解决生物学家和临床医生面临的成像和传感器问题的量子方法

最终,许多疾病(例如脑膜炎,糖尿病,囊性纤维化,阿尔茨海默氏病,甚至某些癌症)最终都是由细胞水平的问题引起的。因此,了解细胞内部发生的事情至关重要。在显微镜下观察细胞会有所帮助,但是医学研究人员真正想做的是细致地观察细胞内部的过程。

一种方法是识别细胞内的温度变化,一直到单个细胞器官或细胞器。当它们打开和关闭时,蛋白质,分子马达和细胞器(例如线粒体)(细胞的动力囊)的温度会略有上升和下降。但这一点在视觉上是看不到的。

“关于细胞温度如何变化的知识还有很多,特别是与细胞何时快乐,何时受到压力或经历不同过程有关”,理论和研究首席研究员安德鲁·格林特里教授说。在墨尔本CNBP的RMIT University节点进行建模。 “例如,我们可以测量不同类型细胞的代谢活性之间的差异吗?”

Greentree的团队提供了一种量子方法来解决生物学家和临床医生面临的成像和传感器问题。通过这种方式,格林树和阿德莱德的CNBP同事及其团队合作开发了一种显微镜载玻片,该载玻片可以准确绘制出其上生长的细胞内温度的变化。

这种由镧系元素掺杂的碲酸盐玻璃制成的玻片会随温度改变其荧光,并且在等待发表的研究中,研究人员证明,当温度发生微小变化时,就可以对其进行检测,跟踪和标测。这项工作建立在Heike Ebendorff-Heidepriem教授的早期成功基础上,他使用相同的玻璃技术制造了温度感应光纤。

该项目的学生Daniel Stavrevski说:“整个单元的宽度仅为10-15微米(0.01至0.015毫米),我们可以在单元的正下方以低至1微米的增量绘制温度图。” “随着线粒体为细胞产生能量,它们变得更热。看到的东西真是令人惊讶。”即使是最好的红外热像仪也只能分辨10微米左右的物体,“但是它们牺牲了时间分辨率,这在您要监视可能长达几毫秒的线粒体活动时非常重要。因此,减小到1微米时-也许会变得更小-将发现新的科学,”他补充说。

已经证明它们可以绘制皮肤细胞中的温度图,他们计划将成像扩展到具有更高代谢活性的其他类型的细胞,因此应该显示更大的温度范围。

另一个目标是将载玻片与热光探针(在存在热量时发出荧光的探针)结合起来,以构建可实时感知温度变化的3-D热图。

这是一项开创性的工作,有可能洞悉细胞内部发生的各种代谢功能,并在它们分裂,生长,相互作用并执行其他重要任务时跟踪细胞和细胞器。 Greentree解释说:“要在指导生命的过程中看到基本物理学,这就是我们进行科学的原因。”

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