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- 一種解決生物學家和臨床醫(yī)生面臨的成像和傳感器問題的量子方法
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/23
最終，許多疾�。ɡ缒X膜炎，糖尿病，囊性纖維化，阿爾茨海默氏病，甚至某些癌癥）最終都是由細胞水平的問題引起的。因此，了解細胞內(nèi)部正在發(fā)生的事情至關重要。在顯微鏡下觀察細胞會有所幫助，但是醫(yī)學研究人員真正想做的是細微觀察細胞內(nèi)部的過程。
一種方法是識別細胞內(nèi)的溫度變化，一直到單個細胞器官或細胞器。當它們打開和關閉時，蛋白質(zhì)，分子馬達和細胞器（例如線粒體）（細胞的動力單元）的溫度會略有上升和下降。但是，從視覺上看不到這些。
“關于細胞溫度如何變化的知識還有很多，特別是與細胞何時快樂，何時受到壓力或經(jīng)歷不同過程有關”，理論和研究首席研究員安德魯·格林特里教授說。在墨爾本CNBP的RMIT University節(jié)點進行建模。“例如，我們可以測量不同類型細胞的代謝活性之間的差異嗎？”
Greentree的團隊提供了一種量子方法來解決生物學家和臨床醫(yī)生面臨的成像和傳感器問題。通過這種方式，格林樹及其團隊與阿德萊德的CNBP同事合作開發(fā)了一種顯微鏡載玻片，該載玻片可以準確地繪制出生長在其上的細胞內(nèi)溫度的變化。
這種由鑭系元素摻雜的碲酸鹽玻璃制成的玻片會隨溫度改變其熒光，并且在等待發(fā)表的研究中，研究人員證明，當溫度發(fā)生微小變化時，就可以對其進行檢測，跟蹤和標測。這項工作建立在Heike Ebendorff-Heidepriem教授的早期成功基礎上，他使用相同的玻璃技術制造了溫度感應光纖。
該項目的學生Daniel Stavrevski說：“整個單元的寬度僅為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�！� “隨著線粒體為細胞產(chǎn)生能量，它們變得更熱。看到的東西真是令人驚訝�！� 即使是最好的紅外熱像儀也只能分辨10微米左右的物體，“但是它們會犧牲時間分辨率，這在您想要監(jiān)視可能長達幾毫秒的線粒體活動時非常重要。因此，降低到1微米，然后也許會變得更小-將發(fā)現(xiàn)新的科學，”他補充說。
已經(jīng)證明它們可以繪制皮膚細胞中的溫度圖，他們計劃將成像擴展到具有更高代謝活性的其他類型的細胞，因此應該顯示更大的溫度范圍。
另一個目標是將載玻片與熱泳團（在存在熱量時發(fā)出熒光的探針）結(jié)合起來，以構(gòu)建可實時感知溫度變化的3-D熱圖。
這是一項開創(chuàng)性的工作，有潛力深入了解細胞內(nèi)部發(fā)生的各種代謝功能，并在它們分裂，生長，相互作用并執(zhí)行其他重要任務時跟蹤細胞和細胞器。Greentree解釋說：“要在指導生命的過程中看到基本物理學，這就是我們進行科學的原因。”
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