水稻化学实验室利用分子马达的荧光来检测条件
你怎么知道一个细胞发烧了?它的温度。
莱斯大学的科学家们利用特定分子的发光特性制造出了荧光纳米温度计。
化学家安吉尔·马蒂(Angel Marti)的莱斯实验室在《物理化学杂志B》(Journal of Physical Chemistry B paper)的一篇论文中披露了这项技术，描述了它是如何改造一种生物相容的分子转子，这种分子转子被称为二吡咯甲基硼(BODIPY，简称BODIPY)，以揭示单细胞内的温度。
莱斯大学的化学家们对BODIPY分子进行了修饰，使其成为细胞内的纳米温度计。左边的图表是荧光寿命缩微图的汇编，显示了分子对温度(以摄氏度为单位)的反应。在右边，分子的结构显示了转子，在底部，这是修改，以限制360度旋转。梅雷迪思·奥格尔插图
这种分子非常适合这项任务。它的荧光在细胞内只能持续很短的时间，持续时间在很大程度上取决于温度和环境粘度的变化。但在高粘度条件下，典型细胞的荧光寿命仅取决于温度。
这意味着在特定的温度下，光以特定的速度熄灭，这可以用荧光寿命成像显微镜观察到。
马蒂说，贝勒医学院的同事向他提出挑战，要求他开发这项技术。他说:每个人都知道老式温度计是基于水银膨胀原理设计的，而新式温度计是基于数字技术设计的。但是使用这些就像试图用帝国大厦那么大的温度计测量一个人的体温
这项技术取决于转子。马蒂和莱斯的研究生兼主要作者梅雷迪思·奥格尔(Meredith Ogle)限制转子来回转动，就像手表的飞轮一样，而不是让它完全旋转。
”马蒂说:“它非常摇晃。
我们测量的是分子处于激发态的时间，这取决于它摆动的速度。如果你提高温度，它摆动得更快，这就缩短了它保持兴奋的时间
马蒂说，这种效应与细胞中BODIPY分子的浓度和光漂白无关，光漂白是指分子le’s荧光能力被破坏的那一点。
” Marti说:“如果环境更粘一些，分子旋转的速度就会慢一些。”那并不一定意味着它是冷的还是热的，只是环境的粘度不同而已。
他说:“我们发现，如果我们限制这个马达的旋转，那么在高粘度下，内部时钟
2分子的寿命就完全不受粘度的影响。这对这类人来说不太常见
马蒂说，这项技术可能有助于量化肿瘤消融治疗的效果，即热量被用来破坏癌细胞，或简单地测量癌症的存在。他说:“它们的新陈代谢比其他细胞要快，这就意味着它们会产生更多的热量。我们想知道我们能否通过癌细胞产生的热量来鉴别它们，并将它们与正常细胞区分开来
论文的共同作者是莱斯大学的研究生阿什莉·史密斯·麦克威廉姆斯;圣地亚哥Celgene Co.的科学家马修·韦尔(Matthew Ware);斯蒂文·柯利(Steven Curley)是德克萨斯州泰勒市基督母亲弗朗西斯医院(Christus Mother Frances Hospital)的外科医生;斯图尔特·科尔(Stuart Corr)是贝勒医学院(Baylor College of Medicine)外科研究助理教授、外科创新和技术开发主任。
由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助的邓恩合作研究资助计划(Dunn Collaborative Research Grant Program)和贝勒医学院(Baylor College of Medicine)光学成像与生命显微镜核心项目(Optical Imaging and Vital Core)支持了这项研究。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.rice.edu/2019/08/22/temperatures-inside-cells-taken-by-nano-thermometer/