Kvantni termometar mjeri temperaturu stanica raka

Istraživači s iQLS instituta (Institute for Quantum Life Science (iQLS), The National Institutes for Quantum Science and Technology) i Sveučilišta Chuiba u Japanu, razvili su molekularne kvantne nanosenzore koji funkcioniraju u živim stanicama, a mogli bismo ih nazvati kvantnim termometrima.

Kvantno mapiranje temperature unutar živih stanica ključno je za razumijevanje subcelularnih biofizičkih procesa, međutim, postojeći unutarstanični kvantni senzori poput nanodijamanata s centrima za dušikove praznine, kvantnih točaka i fluorescentnih proteina suočavaju se s ograničenjima u heterogenosti materijala, citotoksičnosti i termometrijskoj specifičnosti.

Znanstvenici su stoga razvili molekularne kvantne nanosenzore (MoQN) kao platformu sljedeće generacije za unutarstanično kvantno očitavanje. MoQN-ovi ugrađuju pentacenske molekularne spinske kubite unutar para -terfenil nanokristala obloženih Pluronic F-127, dajući koherentni spinski sustav s ujednačenošću na molekularnoj razini i dugim vremenima koherencije spina u fiziološkim uvjetima.

Kemijskim potiskivanjem hiperfinih interakcija poboljšavaju spektralnu rezoluciju i demonstriraju prostorno razlučeno apsolutno očitavanje temperature unutar citoplazme i jezgri stanica raka.

MoQN-ovi stoga nude kemijski prilagodljivu, biološki kompatibilnu platformu za kvantnu detekciju toplinskih i biokemijskih stanja unutarstaničnih okruženja.

U studiji objavljenoj u časopisu Science Advances, provedena je i procjena stanične održivosti pomoću ReadyProbes Cell Viability Imaging Kit-a (ReadyProbes, Invitrogen).

U zdravim živim stanicama detektirane su samo plave jezgre, dok su mrtve stanice pokazivale zelene jezgre. Značajno je da su sve stanice tretirane s MoQN 200 pokazivale plavo obojene jezgre, što ukazuje na prisutnost održivih, zdravih stanica. Ovo otkriće ukazuje na to da uvođenje MoQN 200 nije izazvalo nikakve toksične učinke, čak ni nakon 72 sata.

Ovi rezultati snažno podupiru zaključak da MoQN 200 pokazuje iznimnu biokompatibilnost koja omogućuje kontinuirano promatranje živih stanica tijekom razdoblja od 72 sata, što je dovoljno za uključivanje kompletnog staničnog ciklusa.

Autori novog rada otkrili su da mogu mjeriti ne samo temperaturu stanice, već i druge čimbenike, poput razine oksidativnog stresa. Trenutna verzija senzora nije nanijela nikakvu mjerljivu štetu stanicama. No, kako bi povećali korisnost svog sustava, istraživači žele učiniti nanočestice još nanostrukturnijima kako bi izbjegli ometanje bioloških procesa.