Come fai a sapere che una cellula ha la febbre? Prendi la sua temperatura.

Questo è ora possibile grazie alla ricerca degli scienziati della Rice University che hanno utilizzato le proprietà di emissione di luce di particolari molecole per creare un nanotermometro fluorescente.

Il laboratorio di riso del chimico Angel Martí ha rivelato la tecnica in a Journal of Physical Chemistry B carta, descrivendo come ha modificato un rotore molecolare biocompatibile noto come boro dipirrometene (BODIPY, in breve) per rivelare le temperature all'interno delle singole celle.

La molecola è ideale per il compito. La sua fluorescenza dura poco all'interno della cellula, e la durata dipende fortemente dalle variazioni sia della temperatura che della viscosità del suo ambiente. Ma ad alta viscosità, l'ambiente in cellule tipiche, la sua durata di fluorescenza dipende solo dalla temperatura.

Significa che a una determinata temperatura, la luce si spegne a una velocità particolare, e questo può essere visto con un microscopio per immagini a fluorescenza a vita.

Martí ha affermato che i colleghi del Baylor College of Medicine lo hanno sfidato a sviluppare la tecnologia. "Tutti conoscono i vecchi termometri basati sull'espansione del mercurio, e quelli più recenti basati sulla tecnologia digitale, " ha detto. "Ma usarli sarebbe come cercare di misurare la temperatura di una persona con un termometro delle dimensioni dell'Empire State Building".

La tecnica dipende dal rotore. Meredith Ogle, studentessa laureata e autrice principale di Martí e Rice, ha costretto il rotore ad andare avanti e indietro, come il volano di un orologio, piuttosto che lasciarlo ruotare completamente.

"Piuttosto traballa, " disse Martì.

"Ciò che misuriamo è per quanto tempo la molecola rimane nello stato eccitato, che dipende da quanto velocemente oscilla, " disse. "Se aumenti la temperatura, oscilla più velocemente, e questo riduce il tempo in cui rimane eccitato".

L'effetto, Martì ha detto, è convenientemente indipendente dalla concentrazione delle molecole di BODIPY nella cellula e dal photobleaching, il punto in cui le capacità fluorescenti della molecola vengono distrutte.

"Se l'ambiente è un po' più viscoso, la molecola ruoterà più lentamente, " ha detto Martí. "Questo non significa necessariamente che sia più freddo o più caldo, solo che la viscosità dell'ambiente è diversa.

"Abbiamo scoperto che se limitiamo la rotazione di questo motore, poi ad alta viscosità, l'orologio interno, la durata di questa molecola, diventa completamente indipendente dalla viscosità, " ha detto. "Questo non è particolarmente comune per questo tipo di sonde."

Martí ha affermato che la tecnica potrebbe essere utile per quantificare gli effetti della terapia di ablazione del tumore, dove il calore viene utilizzato per distruggere le cellule cancerose, o semplicemente misurando la presenza di tumori. "Hanno un metabolismo più alto di altre cellule, il che significa che è probabile che generino più calore, ", ha detto. "Vorremmo sapere se possiamo identificare le cellule tumorali dal calore che producono e differenziarle dalle cellule normali".

I coautori del documento sono la studentessa laureata Rice Ashleigh Smith McWilliams; Matteo Ware, uno scienziato della Celgene Co., San Diego; Steven Curley, un chirurgo al Christus Mother Frances Hospital, Tyler, Texas; e Stuart Corr, un assistente professore di ricerca chirurgica e direttore dell'innovazione chirurgica e dello sviluppo tecnologico presso il Baylor College of Medicine.