Учёные создали наночастицу, которая работает как нагреватель и термометр одновременно
Исследователи из Университета Канадзавы сообщают в ACS Nano о разработке наночастицы, выполняющей функции нагревателя и термометра. Введение этой частицы в живые клетки создаёт локальную точку нагрева, которую можно включать и выключать, что позволяет контролируемо модулировать клеточную активность.
Локальный нагрев областей нанометрового масштаба в биологических тканях важен для многих биомедицинских приложений, так как многие биологические процессы чувствительны к температуре. Сатоши Араи и его коллеги создали наночастицу, которая одновременно является нанонагревателем и нанотермометром.
Как работает наночастица nanoHT
Частица, названная nanoHT (сокращение от "nanoheater-thermometer"), представляет собой полимерную матрицу, в которую встроены две молекулы красителя:
- V-Nc — для выделения тепла за счёт фотothermal эффекта (преобразование света в тепловую энергию). Нагрев происходит при облучении ближним инфракрасным лазером (длина волны 808 нанометров).
- EuDT — для измерения температуры на основе термофлуоресценции. Интенсивность её флуоресценции обратно пропорциональна температуре, что позволяет проводить измерения с разрешением менее 0,8 °C.
Экспериментальные результаты
- Уничтожение клеток: При введении nanoHT в клетки HeLa и нагреве на ~11,4 °C клетки погибали за несколько секунд. Это указывает на потенциал для уничтожения раковых клеток.
- Управление мышцами: Введение nanoHT в миотубы (мышечные волокна) и нагрев на ~10,5 °C вызывали сокращение мышечной ткани. Процесс был обратимым: при охлаждении мышца расслаблялась.
Заключение
Работа демонстрирует, что локальный нагрев на субклеточном уровне с помощью nanoHT позволяет контролируемо манипулировать активностью отдельных клеток. Учёные полагают, что эта технология откроет возможности для развития термодинамической клеточной инженерии.