Una serie de enfermedades, como la meningitis, diabetes, fibrosis quística, Enfermedad de Alzheimer incluso algunos cánceres, en última instancia, son causados ​​por problemas a nivel celular. Por eso, comprender lo que sucede dentro de las células es esencial. Observar las células bajo un microscopio ayuda, pero lo que a los investigadores médicos realmente les gustaría hacer es ver los procesos dentro de las células con todo lujo de detalles.

Una forma de hacer esto es identificar los cambios de temperatura dentro de una celda, hasta los órganos celulares individuales, u orgánulos. A medida que se encienden y apagan, proteínas, Los motores moleculares y los orgánulos como las mitocondrias, los paquetes de energía de las células, suben y bajan levemente de temperatura. Pero poco de esto se percibe visualmente.

"Aún queda mucho por aprender sobre cómo varía la temperatura de una célula, en particular en función de cuándo es feliz, cuando está estresado, o a medida que pasa por diferentes procesos, "dijo el profesor Andrew Greentree, investigador jefe de teoría y modelado en el nodo de la Universidad RMIT de CNBP en Melbourne. "¿Podemos medir la diferencia entre la actividad metabólica de diferentes tipos de células, ¿por ejemplo?"

El equipo de Greentree proporciona un enfoque cuántico a los problemas de imágenes y sensores que enfrentan los biólogos y médicos. Así es como, trabajando con colegas de CNBP en Adelaide, Greentree y su equipo desarrollaron un portaobjetos de microscopio que puede mapear con precisión los cambios de temperatura dentro de las células que crecen en él.

La diapositiva, hecho de vidrio de telurito dopado con lantánidos, cambia su fluorescencia con la temperatura y, en investigaciones en espera de publicación, los investigadores han demostrado que se pueden detectar pequeños cambios de temperatura, rastreados y mapeados a medida que ocurren. Este trabajo se basa en éxitos anteriores del grupo del profesor Heike Ebendorff-Heidepriem, que construyó fibras ópticas sensibles a la temperatura utilizando la misma tecnología de vidrio.

"La celda completa tiene solo entre 10 y 15 micrones (0,01 a 0,015 mm) de ancho y podemos mapear las temperaturas en incrementos de 1 micrón, justo debajo de la celda, "dijo Daniel Stavrevski, un estudiante que trabaja en el proyecto. "Como las mitocondrias generan energía para las células, se ponen más calientes. Es algo asombroso de ver. "Incluso las mejores cámaras térmicas solo pueden resolver objetos de alrededor de 10 micrones de tamaño, "pero sacrifican la resolución temporal, que es importante cuando se desea monitorear la actividad de una mitocondria que podría ser tan rápida como milisegundos. Por lo tanto, bajar a 1 micrón, y tal vez reducirlo, descubrirá nueva ciencia, "añadió.

Habiendo demostrado que pueden mapear la temperatura en las células de la piel, planean expandir las imágenes a otros tipos de células, que tienen una mayor actividad metabólica, y por lo tanto debe mostrar rangos de temperatura mayores.

Un objetivo adicional es combinar los portaobjetos con termóforos (sondas que emiten fluorescencia en presencia de calor) para construir mapas de calor 3-D que detectan los cambios de temperatura en tiempo real.

Es un trabajo pionero, con potencial para dar una idea de todo tipo de funciones metabólicas dentro de las células a medida que ocurren, potencialmente rastreando células y orgánulos a medida que se dividen, crecer, interactuar, y realizar otras tareas vitales. Greentree explica:"Para ver la física fundamental mientras guía la vida, por eso hacemos ciencia ".