Квантовые точки помогли физикам измерить температуру внутри ядра клетки
Ученые давно пытаются понять, насколько сильно температура отличается в разных частях клетки. Это важно, потому что даже небольшие перепады могут влиять на работу ядра, митохондрий и других органелл. Интерес к теме вырос после работ, в которых исследователи указали на необычно высокий нагрев митохондрий — клеточных «энергостанций».
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 30 апреля. /Новости науки/. Японские физики создали биосовместимые квантовые точки, которые работают как сверхточные внутриклеточные «градусники». С их помощью ученые впервые составили температурную карту ядра живой человеческой клетки, сообщила пресс-служба Национальных институтов квантовой науки и технологий Японии (QST).
«Проведенные нами опыты показывают, что созданные квантовые точки могут работать внутри живых клеток и при этом они сохраняют максимально возможный уровень точности замеров. Это открывает дорогу для проведения первых систематических замеров температуры в разных внутриклеточных средах при помощи квантовых сенсоров», — сказал научный сотрудник QST Хитоси Исивата.
Ученые давно пытаются понять, насколько сильно температура отличается в разных частях клетки. Это важно, потому что даже небольшие перепады могут влиять на работу ядра, митохондрий и других органелл. Интерес к теме вырос после работ, в которых исследователи указали на необычно высокий нагрев митохондрий — клеточных «энергостанций».
Главная трудность таких измерений в том, что «термометр» должен быть очень маленьким, точным и безопасным для клетки. Он не должен нарушать ее работу и при этом обязан показывать температуру в сложной внутриклеточной среде.
Японские физики решили эту задачу с помощью органических нанокристаллов — квантовых точек. Их свойства меняются при малейшем изменении температуры. Поэтому по тому, как они взаимодействуют со светом, можно определить нагрев конкретной области клетки.
Авторы работы подобрали структуру и способ изготовления таких частиц так, чтобы они были максимально одинаковыми, устойчивыми внутри клетки и могли измерять не относительную, а абсолютную температуру. Это повышает точность замеров и позволяет сравнивать данные между разными участками клетки.
Затем ученые ввели квантовые точки в ядро живой человеческой клетки и построили его первую температурную карту. Она показала, что внутри ядра есть более теплые и более холодные области. Разница между ними составила около одного градуса Цельсия.
Теперь исследователи хотят понять, почему такие перепады возникают. Возможные причины могут быть связаны с активностью генов, работой белков и другими процессами, которые идут в разных участках ядра с разной интенсивностью.
Квантовые точки — это полупроводниковые наночастицы, которые из-за своих малых размеров ведут себя как «искусственные атомы». Они поглощают и излучают свет особым образом. Эти свойства сделали квантовые точки важным инструментом в физике, химии, медицине и биологии.
«Проведенные нами опыты показывают, что созданные квантовые точки могут работать внутри живых клеток и при этом они сохраняют максимально возможный уровень точности замеров. Это открывает дорогу для проведения первых систематических замеров температуры в разных внутриклеточных средах при помощи квантовых сенсоров», — сказал научный сотрудник QST Хитоси Исивата.
Ученые давно пытаются понять, насколько сильно температура отличается в разных частях клетки. Это важно, потому что даже небольшие перепады могут влиять на работу ядра, митохондрий и других органелл. Интерес к теме вырос после работ, в которых исследователи указали на необычно высокий нагрев митохондрий — клеточных «энергостанций».
Главная трудность таких измерений в том, что «термометр» должен быть очень маленьким, точным и безопасным для клетки. Он не должен нарушать ее работу и при этом обязан показывать температуру в сложной внутриклеточной среде.
Японские физики решили эту задачу с помощью органических нанокристаллов — квантовых точек. Их свойства меняются при малейшем изменении температуры. Поэтому по тому, как они взаимодействуют со светом, можно определить нагрев конкретной области клетки.
Авторы работы подобрали структуру и способ изготовления таких частиц так, чтобы они были максимально одинаковыми, устойчивыми внутри клетки и могли измерять не относительную, а абсолютную температуру. Это повышает точность замеров и позволяет сравнивать данные между разными участками клетки.
Затем ученые ввели квантовые точки в ядро живой человеческой клетки и построили его первую температурную карту. Она показала, что внутри ядра есть более теплые и более холодные области. Разница между ними составила около одного градуса Цельсия.
Теперь исследователи хотят понять, почему такие перепады возникают. Возможные причины могут быть связаны с активностью генов, работой белков и другими процессами, которые идут в разных участках ядра с разной интенсивностью.
Квантовые точки — это полупроводниковые наночастицы, которые из-за своих малых размеров ведут себя как «искусственные атомы». Они поглощают и излучают свет особым образом. Эти свойства сделали квантовые точки важным инструментом в физике, химии, медицине и биологии.
