Le proprietà termiche delle cellule regolano la loro capacità di immagazzinare, trasportare o scambiare calore con l'ambiente. Quindi ottenere il controllo di queste proprietà è di grande interesse per ottimizzare la crioconservazione, il processo di congelamento e conservazione del sangue o dei tessuti, che viene utilizzato anche durante il trasporto di organi per i trapianti.

L'attività cellulare influenza le proprietà termiche, e a livello tissutale questo spiega perché le ferite infette si sentono calde al tatto. Cellule cancerogene, in particolare, contengono una firma termica che riflette un metabolismo più elevato rispetto a quello delle cellule sane. Questa funzione è utile per la classificazione dei tumori e può essere utilizzata per completare l'analisi istologica classica.

Un team di ricercatori in Francia che lavorano in questo ambito si è chiesto se fosse possibile sfruttare la tecnologia delle termocamere attive, dietro le apparecchiature per la visione notturna e l'imaging termico degli edifici, per creare una sorta di microscopio termico per produrre mappe termiche di singole celle. per aiutarli a comprendere il comportamento termico delle cellule o fare un ulteriore passo avanti rilevando condizioni malate su scala subcellulare.

Come riporta sulla rivista il team guidato dall'Università di Bordeaux Lettere di fisica applicata , il primo passo del loro lavoro ha coinvolto la crescita di cellule su un foglio nanometrico di titanio. Il titanio è stato scelto perché è il principale costituente degli impianti ossei.

"Scaldiamo la lastra di titanio solo di pochi gradi con un punto laser micrometrico, " ha spiegato Thomas Dehoux, un ricercatore del CNRS, il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica. "Si potrebbe dire che 'riscaldiamo il punto' per visualizzare le variazioni di temperatura sul lato inferiore del foglio. Se non ci sono celle sull'altro lato, il calore rimane nella lastra di titanio e la temperatura aumenta." Viceversa, se c'è una cella dall'altra parte assorbirà il calore e creerà un punto freddo sul foglio.

Le variazioni di temperatura coinvolte sono piuttosto piccole e si verificano su un punto minuscolo di dimensioni di un micron, un centesimo di capello umano, quindi i ricercatori non possono fare affidamento su un termometro standard. Anziché, misurano il "rigonfiamento" della lastra di titanio al riscaldamento.

Cosa cercano esattamente? "Quando la temperatura è alta, senza una cella dall'altra parte, la lamiera si dilata localmente e crea una protuberanza, " disse Dehoux. "Quando la temperatura diminuisce - viene sondata una cella - il profilo del foglio torna alla normalità. Siamo in grado di rilevare questo effetto con un secondo raggio laser che viene deviato dal movimento della superficie inferiore, che ci dà una sensibilità senza precedenti."

Ogni parte della cella assorbe il calore in modo diverso, grazie alle disomogeneità delle sue proprietà termiche. "Questo ci permette di vedere attraverso la lamiera e di produrre un'immagine termica della cella, " Ha aggiunto.

Mentre molte modalità esistenti sfruttano le differenze nelle proprietà ottiche delle celle immagine, la maggior parte usa la marcatura fluorescente per aumentare il contrasto. Tali immagini rivelano la struttura e la composizione molecolare della cellula, ma non forniscono dettagli utili sulle sue proprietà termiche.

Il significato del modello del team è che fornisce un'immagine di una singola cella con una risoluzione micrometrica tramite un contrasto basato sulle proprietà termiche della cella. "Prima di adesso, nessuna immagine del genere è mai stata prodotta:è come guardare le cellule con occhiali per la visione notturna, " ha sottolineato Dehoux.

In termini di applicazioni, il team spera che la loro tecnica possa servire come nuovo strumento per eseguire analisi istologiche e rilevare cellule malate all'interno di campioni di tessuto dei pazienti. "Potrebbe anche rivelare nuove informazioni sul comportamento delle cellule perché saremo in grado di osservarle con un nuovo contrasto, " disse Dehoux.

Quali sono le prospettive per la squadra? Poiché questa è la prima volta che vengono prodotte immagini di questa natura, la tecnica potrebbe usare un po' più di ottimizzazione. "In particolare, vogliamo migliorarne il tempo di acquisizione e la sensibilità per consentire l'osservazione delle cellule in tempo reale, "Vorremmo anche testare l'effetto dei farmaci antitumorali sulle proprietà termiche delle cellule per vedere se possono essere definite nuove strategie termiche per fermare il cancro".