Nanotehnologie aplicată - Un termometru care poate măsura temperatura din interiorul unei celule Acest nanotermometru, care folosește un nanocristal din diamant, poate măsura temperatura cu o precizie de 1,8 miliKelvin și ar putea fi folosit în viitor pentru a studia fenomenele dependente de temperatură din interiorul celulelor, oferindu-se astfel informații importante, de exemplu, pentru dezvoltarea de tratamente care să ajute la lupta împotriva cancerului. O echipă de cercetători de la Universitatea Harvard s-a folosit de o anumită imperfecțiune a cristalului de diamant, numită centru azot-gol (nitrogen-vacancy center). În structura cristalului de diamant, uneori, doi atomi de carbon sunt înlocuiți de către un atom de azot și un spațiu liber (un gol). Starea fundamentală a unui centru azot-gol oscilează între două niveluri de energie. Frecvența acestor oscilații este dependentă de temperatura cristalului și, măsurând această frecvență, se pot obține informații asupra temperaturii. Deoarece diamantul este un foarte bun conducător de căldură, el ajunge foarte rapid la temperatura mediului înconjurător. Cercetătorii de la Universitatea Harvard au plecat de la aceaste constatări și au pus la punct o metodă prin care se poate măsura temperatura cu mare precizie. Practic, un nanocristal de diamant a fost introdus într-o celulă vie, cu ajutorul unor nanofire și se pot măsura variații de temperatură mai mici de 1,8 miliKelvin. ”Deoarece centrele azot-gol au dimensiuni extrem de mici, se pot folosi cristale de diamant de numai câteva zeci de nanometri pentru a efectua măsurători de temperatură. Astfel avem la dispoziție un termometru extrem de sensibil ce poate fi introdus în celule vii, care au dimensiuni de ordinul micronilor.”, explica Peter Maurer, unul dintre membri echipei de cercetători de la Universitatea Harvard. Într-un alt set de experimente, cercetătorii au introdus în interiorul celulelor vii și nanoparticule de aur, alături de nanocristalele de diamant. Nanoparticulele din aur au fost încălzite din exterior cu ajutorul unui fascicul laser, în timp ce nanotermometrul a monitorizat variațiile de temperatură din interiorul celulei. Acest tip de experimente este extrem de important, pentru a se dezvolta proceduri terapeutice, numite termoablative, prin care celulele canceroase să poată fi distruse selectiv, prin încălzirea lor. În această imagine este ilustrat experimentul prin care nanoparticule din aur sunt introduse în interiorul unei celule vii, după care sunt încălzite cu ajutorul unui fascicul laser. Variațiile de temperatură sunt monitorizate cu ajutorul nanotermometrelor din diamant. (Credit: Georg Kucsko) George Kucsko, membru al echipei de cercetători de la Universitatea Harvard, declara pentru physicsworld: ”Credem că prin combinarea terapiei termoablative cu nanotermometrul nostru se poate pune la punct un instrument extrem de puternic prin care să se identifice și să se distrugă celulele maligne tumorale, fără a afecta țesuturile sănătoase. Dacă vom îmbunătăți sensibilitatea dispozitivului nostru vom putea observa în timp real procesele din interiorul unei celule vii. L-am putea folosi și pentru a monitoriza și controla reacțiile biochimice din interiorul celulelor. Prin combinarea nanotermometrului nostru cu tehnici speciale de microscopie am putea chiar să identificăm, in vivo, activitatea din interiorul unei celule și să realizăm o hartă a activității termice la nivel celular.” Această hartă termică diferă la celulele canceroase, față de cele normale, ceea ce ar putea ajuta la o mai bună identificare a celulelor maligne. Rezultatele obținute de către cercetătorii de la Harvard au fost publicate în ediția online a revistei Nature pe 31 iulie. Surse: physicsworld, Nanometre-scale thermometry in a living cell (rezumatul lucrării publicate online pe 31 iulie de către Nature)
Posted on: Fri, 04 Oct 2013 07:15:18 +0000
Trending Topics
Recently Viewed Topics
© 2015