Thermische eigenschappen van cellen reguleren hun vermogen om op te slaan, warmte transporteren of uitwisselen met hun omgeving. Dus het verkrijgen van controle over deze eigenschappen is van groot belang voor het optimaliseren van cryopreservatie - het proces van bevriezen en opslaan van bloed of weefsels, die ook wordt gebruikt bij het transport van organen voor transplantaties.

Celactiviteit beïnvloedt thermische eigenschappen, en op weefselniveau verklaart dit waarom geïnfecteerde wonden warm aanvoelen. Kankercellen, vooral, bevatten een thermische signatuur die een hoger metabolisme weerspiegelt dan die van gezonde cellen. Deze functie is handig voor het beoordelen van tumoren en kan worden gebruikt als aanvulling op klassieke histologische analyse.

Een team van onderzoekers in Frankrijk dat in dit domein werkte, vroeg zich af of het mogelijk zou zijn om gebruik te maken van cameratechnologie voor actieve thermografie - achter nachtzichtapparatuur en de thermische beeldvorming van gebouwen - om een ​​soort thermische microscoop te creëren om warmtekaarten van afzonderlijke cellen te maken om hen te helpen het thermische gedrag van de cellen te begrijpen of nog een stap verder te gaan door zieke aandoeningen op subcelschaal te detecteren.

Zoals het team onder leiding van de Universiteit van Bordeaux in het tijdschrift meldt: Technische Natuurkunde Brieven , de eerste stap van hun werk omvatte het kweken van cellen bovenop een nanometrisch titaniumblad. Titanium werd gekozen omdat het het hoofdbestanddeel is van botimplantaten.

"We flitsen de titaniumplaat met slechts een paar graden verhitten met een micrometrische laserspot, " legde Thomas Dehoux uit, een onderzoeker bij CNRS, het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek. "Je zou kunnen zeggen dat we 'de plek verwarmen' om de temperatuurvariaties aan de onderkant van het vel in beeld te brengen. Als er geen cel aan de andere kant is, de warmte blijft in de titaniumplaat en de temperatuur stijgt." als er een cel aan de andere kant is, zal deze warmte absorberen en een koude plek op het vel creëren.

De temperatuurschommelingen zijn vrij klein en komen voor op een minuscuul plekje ter grootte van een micron - een honderdste van een mensenhaar - dus de onderzoekers kunnen niet vertrouwen op een standaardthermometer. In plaats daarvan, ze meten de 'bolling' van de titanium plaat bij verhitting.

Waar zoeken ze precies naar? "Als de temperatuur hoog is - zonder cel aan de andere kant - zet de metalen plaat plaatselijk uit en ontstaat er een bult, ' zei Dehoux. 'Als de temperatuur daalt - een cel wordt doorzocht - wordt het profiel van de plaat weer normaal. We kunnen dit effect detecteren met een tweede laserstraal die wordt afgebogen door de beweging van het bodemoppervlak, wat ons een ongekende gevoeligheid geeft."

Elk deel van de cel absorbeert warmte anders, dankzij de inhomogeniteiten in zijn thermische eigenschappen. "Hierdoor kunnen we door de metalen plaat heen kijken en een thermisch beeld van de cel maken, " hij voegde toe.

Hoewel veel bestaande modaliteiten gebruik maken van verschillen in optische eigenschappen om cellen in beeld te brengen, de meeste gebruiken fluorescerende markeringen om het contrast te verhogen. Dergelijke afbeeldingen onthullen de structuur en moleculaire samenstelling van de cel, maar geven geen bruikbare details over de thermische eigenschappen ervan.

De betekenis van het teammodel is dat het een beeld geeft van een enkele cel met micrometerresolutie via een contrast op basis van de thermische eigenschappen van de cel. "Voor nu, zo'n afbeelding is nog nooit gemaakt - het is alsof je naar cellen kijkt met een nachtkijker, ’ merkte Dehoux op.

Op het gebied van toepassingen, het team hoopt dat hun techniek kan dienen als een nieuw hulpmiddel om histologische analyse uit te voeren en zieke cellen op te sporen in weefselmonsters van patiënten. "Het kan ook nieuwe informatie onthullen over het gedrag van cellen, omdat we ze met een nieuw contrast kunnen observeren, ' zei Dehoux.

Wat volgt er voor het team? Aangezien dit de eerste keer is dat dergelijke beelden zijn gemaakt, de techniek zou wat meer optimalisatie kunnen gebruiken. "Vooral, we willen de acquisitietijd en gevoeligheid verbeteren om observatie van cellen in realtime mogelijk te maken, " merkte Dehoux op. "We willen ook het effect van geneesmiddelen tegen kanker op de thermische eigenschappen van cellen testen om te zien of er nieuwe thermische strategieën kunnen worden gedefinieerd om kanker te stoppen."