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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!袄,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(shù)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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