Pequeños sensores planos que se adhieren a la superficie de las células vivas pueden proporcionar mediciones detalladas de la transferencia de calor en la superficie de la célula. Desarrollado en la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST), Arabia Saudita, Estos nuevos sensores resuelven algunos de los desafíos prácticos de trabajar con estas diminutas células, además de permitir nuevas técnicas de diagnóstico.

Profesor Boon Ooi, su Ph.D. El estudiante Rami Elafandy y sus compañeros de trabajo desarrollaron estos dispositivos sensores a partir de nanomembranas de nitruro de galio que tienen solo 40 nanómetros de espesor. También muestran que los sensores pueden identificar diferentes tipos de células cancerosas.

ElAfandy explica que óptica, Las propiedades mecánicas y eléctricas de las células vivas se han estudiado ampliamente y, sin embargo, hay pocos datos sobre sus propiedades térmicas. principalmente debido a los desafíos de trabajar con volúmenes celulares diminutos y formas celulares irregulares.

"Las celdas tienen contornos curvos irregulares, lo que significa que es difícil tener un contacto firme con ellos sin dañar sus membranas, ", dijo ElAfandy." Utilizamos la alta flexibilidad de las nanomembranas para seguir los contornos celulares y minimizar cualquier caída de temperatura dentro de la interfaz célula-sensor que produciría errores ".

Después de colocar el sensor en la superficie de la celda, los investigadores aplicaron un rayo láser ultravioleta pulsado, calentando la nanomembrana y provocando una emisión fotoluminiscente de luz a una frecuencia que depende de la temperatura de la nanomembrana. Esta temperatura, Sucesivamente, dependía de qué tan bien se transfiriera el calor a la celda.

Por lo tanto, midiendo la frecuencia de la luz fotoluminiscente, los investigadores pudieron calcular no solo la conductividad térmica de las células (qué tan bien permiten que fluya el calor) sino también la difusividad térmica, que tiene en cuenta qué tan bien la célula almacena energía térmica.

Primero, sin embargo, había un desafío práctico que superar:"Los láseres que utilizamos pueden causar daños fatales a las células y las nanomembranas son demasiado delgadas para absorber toda la luz láser peligrosa, ", dijo ElAfandy." Resolvimos esto insertando un disco de oro delgado entre la nanomembrana y la celda para absorber toda la radiación láser transmitida mientras permitimos que el calor se difunda desde la nanomembrana a la celda ".

Durante las pruebas, los investigadores identificaron fuertes diferencias en la difusividad térmica entre las células de cáncer de mama y de cuello uterino, así como entre los subtipos de células de cáncer de mama.

"Nuestros dispositivos son inusuales porque miden la conductividad térmica y la difusividad simultáneamente para ofrecer una mejor descripción del transporte de calor dentro de las células, ", dijo Ooi." Esperamos aumentar la resolución espacial para escanear dentro de las células y recopilar información sobre orgánulos celulares individuales. Con algunas modificaciones importantes, algún día incluso podría ser posible medir el transporte térmico dentro del cuerpo humano ".