Είναι ζωντανό ή νεκρό; Η ομάδα δείχνει πώς να μετρήσετε τις θερμικές υπογραφές των μεμονωμένων κυττάρων
Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχει αναπτύξει έναν νέο τρόπο μέτρησης των θερμικών υπογραφών των μεμονωμένων κυττάρων. Αυτό θα μπορούσε να προσφέρει έναν νέο τρόπο μελέτης της υγείας και της λειτουργίας των κυττάρων και θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για ασθένειες όπως ο καρκίνος.
Η μέθοδος της ομάδας, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Nanotechnology, χρησιμοποιεί έναν μικροσκοπικό αισθητήρα θερμοκρασίας που τοποθετείται στην επιφάνεια ενός κυττάρου. Ο αισθητήρας είναι σε θέση να ανιχνεύσει τις μικρές αλλαγές στη θερμοκρασία που εμφανίζονται όταν ένα κύτταρο είναι ζωντανό ή νεκρό.
"Μπορούμε να μετρήσουμε τη θερμική υπογραφή ενός μόνο κυττάρου, το οποίο είναι ένα μοναδικό δακτυλικό αποτύπωμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό διαφορετικών τύπων κυττάρων και την παρακολούθηση της υγείας τους", δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Dr. Nitin Agarwal.
Η μέθοδος της ομάδας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει την εξέλιξη των ασθενειών όπως ο καρκίνος και η ανάπτυξη νέων θεραπειών που στοχεύουν συγκεκριμένα κύτταρα. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων τρόπων διάγνωσης ασθενειών, όπως με τη χρήση ενός απλού τεστ αίματος για την ανίχνευση των θερμικών υπογραφών των καρκινικών κυττάρων.
"Αυτή είναι μια πολύ ελπιδοφόρα νέα τεχνολογία που θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην κατανόηση της κυτταρικής βιολογίας και των ασθενειών", δήλωσε ο Δρ Robert Field, καθηγητής βιοϊατρικής στο UC Berkeley και μέλος της ερευνητικής ομάδας.
Το επόμενο βήμα της ομάδας είναι να αναπτύξει έναν τρόπο χρήσης της μεθόδου τους για να μελετήσει τις θερμικές υπογραφές των κυττάρων in vivo. Αυτό θα τους επέτρεπε να μελετήσουν το ρόλο της θερμοκρασίας στη λειτουργία των κυττάρων και στην εξέλιξη της νόσου σε πραγματικό χρόνο.
Πώς λειτουργεί η μέθοδος:
Η μέθοδος της ομάδας χρησιμοποιεί έναν μικροσκοπικό αισθητήρα θερμοκρασίας που κατασκευάζεται από ένα λεπτό στρώμα γραφένιου, ένα δισδιάστατο υλικό που είναι μόνο ένα πάχος του ατόμου. Ο αισθητήρας graphene τοποθετείται στην επιφάνεια ενός κυττάρου και είναι σε θέση να ανιχνεύσει τις μικρές αλλαγές στη θερμοκρασία που εμφανίζονται όταν ένα κύτταρο είναι ζωντανό ή νεκρό.
Όταν ένα κύτταρο είναι ζωντανό, παράγει θερμότητα μέσω των μεταβολικών διεργασιών του. Αυτή η θερμότητα προκαλεί την επέκταση του αισθητήρα graphene, ο οποίος αλλάζει την ηλεκτρική του αντίσταση. Η ομάδα είναι σε θέση να μετρήσει τις αλλαγές στην ηλεκτρική αντίσταση και να τις χρησιμοποιήσει για να υπολογίσει τη θερμοκρασία του κυττάρου.
Όταν ένα κύτταρο πεθαίνει, σταματάει να παράγει θερμότητα, η οποία προκαλεί τη σύναψη συμβάσεων στον αισθητήρα γραφένιου. Αυτό αλλάζει επίσης την ηλεκτρική αντίσταση του αισθητήρα και η ομάδα είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει αυτή την αλλαγή για να ανιχνεύσει τον κυτταρικό θάνατο.
Η μέθοδος της ομάδας είναι πολύ ευαίσθητη και είναι σε θέση να ανιχνεύσει τις μεταβολές της θερμοκρασίας τόσο μικρές όσο 0,001 βαθμούς Κελσίου. Αυτό επιτρέπει στην ομάδα να μελετήσει τις θερμικές υπογραφές των μεμονωμένων κυττάρων, οι οποίες θα μπορούσαν να προσφέρουν έναν νέο τρόπο μελέτης κυτταρικής βιολογίας και ασθένειας.
Εφαρμογές της μεθόδου:
Η μέθοδος της ομάδας θα μπορούσε να έχει αρκετές εφαρμογές στη βιολογία και την ιατρική της κυτταρικής. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για:
* Μελετήστε την εξέλιξη των ασθενειών όπως ο καρκίνος
* Αναπτύξτε νέες θεραπείες που στοχεύουν συγκεκριμένα κύτταρα
* Αναπτύξτε νέους τρόπους για τη διάγνωση ασθενειών
* Μελετήστε το ρόλο της θερμοκρασίας στη λειτουργία των κυττάρων και την εξέλιξη της νόσου σε πραγματικό χρόνο
Η ομάδα εργάζεται επί του παρόντος για την ανάπτυξη ενός τρόπου χρήσης της μεθόδου τους για να μελετήσει τις θερμικές υπογραφές των κυττάρων in vivo. Αυτό θα τους επέτρεπε να μελετήσουν το ρόλο της θερμοκρασίας στη λειτουργία των κυττάρων και στην εξέλιξη της νόσου σε πραγματικό χρόνο.
