Активность клеток влияет на тепловые свойства, и на уровне тканей это объясняет, почему инфицированные раны кажутся теплыми на ощупь. В частности, раковые клетки содержат тепловую сигнатуру, которая отражает более высокий метаболизм, чем у здоровых клеток.
Эта функция полезна для классификации опухолей и может использоваться в дополнение к классическому гистологическому анализу.Команда исследователей из Франции, работающая в этой сфере, задалась вопросом, возможно ли использовать технологию активной термографической камеры — за оборудованием ночного видения и тепловизионными изображениями зданий — чтобы создать своего рода тепловизионный микроскоп для создания тепловых карт одиночные клетки, чтобы помочь им понять тепловое поведение клеток или пойти еще дальше, выявляя болезненные состояния в субклеточном масштабе.
Как сообщает команда под руководством Университета Бордо в журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing, первый шаг их работы заключался в выращивании клеток на нанометровом титановом листе. Титан был выбран потому, что это основная составляющая костных имплантатов.«Мы быстро нагреваем титановый лист всего на несколько градусов с помощью микрометрического лазерного пятна», — пояснил Томас Деу, исследователь из CNRS, Французского национального центра научных исследований. «Можно сказать, что мы« нагреваем пятно », чтобы отобразить изменения температуры на нижней стороне листа.
Если на другой стороне нет ячейки, тепло остается в титановом листе, и температура увеличивается». И наоборот, если на другой стороне есть ячейка, она будет поглощать тепло и создавать на листе холодное пятно.При этом колебания температуры довольно малы и происходят на крошечном пятне размером в микрон — сотую часть человеческого волоса — поэтому исследователи не могут полагаться на стандартный термометр. Вместо этого они измеряют «вздутие» титанового листа при нагревании.
Что именно они ищут? «При высокой температуре — без ячейки на другой стороне — металлический лист локально расширяется и образует неровность», — сказал Деуокс. «Когда температура снижается — ячейка исследуется — профиль листа возвращается к нормальному. Мы можем обнаружить этот эффект с помощью второго лазерного луча, который отклоняется движением нижней поверхности, что дает нам беспрецедентную чувствительность».
Каждая часть ячейки по-разному поглощает тепло из-за неоднородности ее тепловых свойств. «Это позволяет нам видеть сквозь металлический лист и получать тепловое изображение камеры», — добавил он.В то время как многие существующие методы используют различия в оптических свойствах клеток изображения, большинство используют флуоресцентную маркировку для увеличения контраста.
Такие изображения показывают структуру и молекулярный состав клетки, но не предоставляют полезных подробностей о ее тепловых свойствах.Значение модели команды состоит в том, что она обеспечивает изображение одной ячейки с микрометровым разрешением через контраст, основанный на тепловых свойствах ячейки. «До сих пор такое изображение никогда не создавалось — это все равно, что смотреть на клетки в очках ночного видения», — отмечает Деуокс.
Что касается приложений, команда надеется, что их метод может служить новым инструментом для выполнения гистологического анализа и обнаружения больных клеток в образцах тканей пациентов. «Это также может раскрыть новую информацию о поведении клеток, потому что мы сможем наблюдать за ними с новым контрастом», — сказал Деуокс.Что дальше у команды?
Поскольку это первый раз, когда изображения такого рода были произведены, метод может потребовать немного большей оптимизации. «В частности, мы хотим улучшить время сбора данных и чувствительность, чтобы можно было наблюдать за клетками в реальном времени», — отметил Деуокс. «Мы также хотели бы проверить влияние противораковых препаратов на тепловые свойства клеток, чтобы увидеть, можно ли определить новые тепловые стратегии, чтобы остановить рак».