Forskere bruger kvanteprikker (vist med rødt) til at måle temperaturen på levende celler. Kredit:Haw Yang, Ph.D.
Ved at bruge en moderne version af åben-vid-og-hold-det-under-din-tungen, forskere rapporterede i dag at tage temperaturen på individuelle celler i den menneskelige krop, og for første gang opdagede, at temperaturerne indeni ikke overholder den velkendte 98,6 grader Fahrenheit-norm. De præsenterede forskningen ved det 242. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS), afholdes her i denne uge.
Haw Yang og Liwei Lin, der har samarbejdet om forskningen, brugte ikke et velkendt febertermometer til at kontrollere cellernes temperatur, de omkring 100 billioner mikroskopiske pakker af hud, nerve, hjerte, lever og andet materiale, der udgør den menneskelige krop. Celler er så små, at næsten 60, 000 ville passe på hovedet af en fælles stift. Yang er med Princeton University og Lin er med University California-Berkeley.
"Vi brugte 'nano-termometre', ” forklarede Yang. "De er kvanteprikker, halvlederkrystaller, der er små nok til at gå direkte ind i en individuel celle, hvor de skifter farve i takt med at temperaturen ændrer sig. Vi brugte kvanteprikker af cadmium og selen, der udsender forskellige farver (bølgelængder) af lys, der svarer til temperatur, og vi kan se det som en farveændring med vores instrumenter.”
Yang sagde, at information om temperaturerne inde i celler er vigtig, men mangler overraskende blandt de utallige terabyte af videnskabelige data, der er tilgængelige i dag.
"Indersiden af en celle er så kompliceret, og vi ved meget lidt om det, ” påpegede han. "Når man tænker på kemi, temperatur er en af de vigtigste fysiske faktorer, der kan ændre sig i en kemisk reaktion. Så, vi ville virkelig gerne vide mere om kemien inde i en celle, som kan fortælle os mere om, hvordan livets kemi opstår.”
Forskere har længe haft mistanke om, at temperaturen varierer inde i individuelle celler. Yang forklarede, at tusindvis af biokemiske reaktioner på grundlag af liv konstant er i gang inde i celler. Nogle af disse reaktioner producerer energi og varme. Men nogle celler er mere aktive end andre, og den ubrugte energi udledes som varme. Dele af individuelle celler kan også være varmere, fordi de rummer biokemiske kraftværker kaldet mitokondrier til at producere energi.
Forskerne fik den information ved at indsætte nano-termometrene i museceller, der voksede i laboratorieskåle. De fandt temperaturforskelle på nogle få grader Fahrenheit mellem en del af nogle celler og en anden, med dele af celler både varmere og køligere end andre. Deres temperaturmålinger er endnu ikke nøjagtige nok til at give et nøjagtigt numerisk tal. Yangs team stimulerede også bevidst celler på måder, der øgede den biokemiske aktivitet inde i celler og observerede temperaturændringer.
Yang siger, at disse temperaturændringer kan have indflydelse på hele kroppen for at bestemme sundhed og sygdom. Stigning i temperatur inde i en celle, for eksempel, kan ændre måden, som det genetiske materiale kaldet DNA fungerer på, og dermed den måde, generne, som er lavet af DNA, arbejde. Ændring af temperaturen vil også ændre, hvordan proteinmolekylære maskiner fungerer. Ved højere temperaturer, nogle proteiner kan blive denatureret, at lukke produktionen ned.
"Med disse eksperimenter med nanotermometer, Jeg tror, vi er de første til at vise, at temperaturreaktionerne inde i individuelle levende celler er heterogene - eller forskellige, " sagde Yang. "Dette fører os til vores næste hypotese, hvilket er, at celler kan bruge temperaturforskelle som en måde at kommunikere på."
Yangs team udfører nu eksperimenter for at bestemme, hvad der regulerer temperaturen inde i individuelle celler. Et mål er at anvende informationen til at forbedre forebyggelsen, diagnosticering og behandling af sygdomme.
Sidste artikelUCLA-ingeniører skaber fuldt strækbar OLED
Næste artikelSmå ledninger ændrer adfærd på nanoskala