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一種解決生物學(xué)家和臨床醫(yī)生面臨的成像和傳感器問(wèn)題的量子方法
來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/23

最終,許多疾病(例如腦膜炎,糖尿病,囊性纖維化,阿爾茨海默氏病,甚至某些癌癥)最終都是由細(xì)胞水平的問(wèn)題引起的。因此,了解細(xì)胞內(nèi)部正在發(fā)生的事情至關(guān)重要。在顯微鏡下觀察細(xì)胞會(huì)有所幫助,但是醫(yī)學(xué)研究人員真正想做的是細(xì)微觀察細(xì)胞內(nèi)部的過(guò)程。


一種方法是識(shí)別細(xì)胞內(nèi)的溫度變化,一直到單個(gè)細(xì)胞器官或細(xì)胞器。當(dāng)它們打開(kāi)和關(guān)閉時(shí),蛋白質(zhì),分子馬達(dá)和細(xì)胞器(例如線粒體)(細(xì)胞的動(dòng)力單元)的溫度會(huì)略有上升和下降。但是,從視覺(jué)上看不到這些。


“關(guān)于細(xì)胞溫度如何變化的知識(shí)還有很多,特別是與細(xì)胞何時(shí)快樂(lè),何時(shí)受到壓力或經(jīng)歷不同過(guò)程有關(guān)”,理論和研究首席研究員安德魯·格林特里教授說(shuō)。在墨爾本CNBP的RMIT University節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模!袄,我們可以測(cè)量不同類(lèi)型細(xì)胞的代謝活性之間的差異嗎?”


Greentree的團(tuán)隊(duì)提供了一種量子方法來(lái)解決生物學(xué)家和臨床醫(yī)生面臨的成像和傳感器問(wèn)題。通過(guò)這種方式,格林樹(shù)及其團(tuán)隊(duì)與阿德萊德的CNBP同事合作開(kāi)發(fā)了一種顯微鏡載玻片,該載玻片可以準(zhǔn)確地繪制出生長(zhǎng)在其上的細(xì)胞內(nèi)溫度的變化。


這種由鑭系元素?fù)诫s的碲酸鹽玻璃制成的玻片會(huì)隨溫度改變其熒光,并且在等待發(fā)表的研究中,研究人員證明,當(dāng)溫度發(fā)生微小變化時(shí),就可以對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),跟蹤和標(biāo)測(cè)。這項(xiàng)工作建立在Heike Ebendorff-Heidepriem教授的早期成功基礎(chǔ)上,他使用相同的玻璃技術(shù)制造了溫度感應(yīng)光纖。


該項(xiàng)目的學(xué)生Daniel Stavrevski說(shuō):“整個(gè)單元的寬度僅為10-15微米(0.01至0.015毫米),我們可以在單元的正下方以低至1微米的增量繪制溫度圖! “隨著線粒體為細(xì)胞產(chǎn)生能量,它們變得更熱?吹降臇|西真是令人驚訝! 即使是最好的紅外熱像儀也只能分辨10微米左右的物體,“但是它們會(huì)犧牲時(shí)間分辨率,這在您想要監(jiān)視可能長(zhǎng)達(dá)幾毫秒的線粒體活動(dòng)時(shí)非常重要。因此,降低到1微米,然后也許會(huì)變得更小-將發(fā)現(xiàn)新的科學(xué),”他補(bǔ)充說(shuō)。


已經(jīng)證明它們可以繪制皮膚細(xì)胞中的溫度圖,他們計(jì)劃將成像擴(kuò)展到具有更高代謝活性的其他類(lèi)型的細(xì)胞,因此應(yīng)該顯示更大的溫度范圍。


另一個(gè)目標(biāo)是將載玻片與熱泳團(tuán)(在存在熱量時(shí)發(fā)出熒光的探針)結(jié)合起來(lái),以構(gòu)建可實(shí)時(shí)感知溫度變化的3-D熱圖。


這是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工作,有潛力深入了解細(xì)胞內(nèi)部發(fā)生的各種代謝功能,并在它們分裂,生長(zhǎng),相互作用并執(zhí)行其他重要任務(wù)時(shí)跟蹤細(xì)胞和細(xì)胞器。Greentree解釋說(shuō):“要在指導(dǎo)生命的過(guò)程中看到基本物理學(xué),這就是我們進(jìn)行科學(xué)的原因!


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