Nilikha ang mga nanodiamond sensor na maaaring kumilos bilang mga mapagkukunan ng init at thermometers

(a) Paglalarawan ng istraktura ng isang kabuuan sensor ng isang nanodiamond na pinahiran ng isang pyrogenic polymer at kung paano ito gumagana bilang isang hybrid nanoheater / thermometer. (b) Pag-imaging ng mga hybrid sensor gamit ang isang electron microscope. (c) Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang hybrid sensor para sa pagsukat ng nanometer thermal conductivity. Sa isang daluyan na may mataas na kondaktibiti na pang-init, ang pagtaas ng temperatura ng sensor ng brilyante ay katamtaman sapagkat ang init ay madaling kumakalat. Sa kabaligtaran, sa mga kapaligiran na may mababang kondaktibiti ng thermal ang pagtaas ng temperatura ay mas malaki. Ang intracellular thermal conductivity ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagsukat ng pagbabago ng temperatura ng mga hybrid sensors sa mga cell. May-akda: Osaka University

Ang isang internasyonal na pangkat ng mga mananaliksik ay lumikha ng mga sensor ng nanodiamond na maaaring kumilos bilang parehong mapagkukunan ng init at thermometers, at gamitin ang mga ito upang masukat ang thermal conductivity sa loob ng mga buhay na cell, na maaaring humantong sa mga bagong tool para sa pag-diagnose at paggamot sa cancer.

Ang isang pangkat ng mga siyentipiko mula sa Osaka University, University of Queensland at Faculty of Engineering sa National University of Singapore ay gumamit ng maliliit na nanodiamonds na pinahiran ng isang polymer na nagpapalabas ng init upang masubukan ang mga thermal na katangian ng mga cell. Kapag nai-irradiate ng ilaw ng laser, ang mga sensor ay kumilos bilang isang pampainit at isang thermometer, na nagbibigay-daan sa iyo upang makalkula ang thermal conductivity ng panloob na cell. Ang gawaing ito ay maaaring humantong sa isang bagong hanay ng mga paggamot na nakabatay sa init upang pumatay ng mga bacteria o cancer cells.

Bagaman ang cell ay ang pangunahing yunit ng lahat ng nabubuhay na mga organismo, ang ilang mga pisikal na katangian ay mananatiling mahirap pag-aralan sa vivo. Halimbawa, ang thermal conductivity ng isang cell, pati na rin ang rate kung saan ang init ay dumadaan sa isang bagay kapag ang isang panig ay mainit at ang kabilang panig ay malamig, ay nanatiling mahiwaga. Ang puwang na ito sa ating kaalaman ay mahalaga para sa mga aplikasyon tulad ng pagbuo ng heat therapy na nagta-target sa mga cell ng cancer, at para sa pagsagot sa mga pangunahing tanong tungkol sa pagpapaandar ng cell.

HeLa Cell na may isang hybrid sensor sa loob

(a) Ang pagtaas ng temperatura ay sinusunod kapag gumagamit ng mga hybrid sensor sa hangin, tubig, langis at sa loob ng cell. Ang mga resulta ay kasabay ng ideya na ang pagtaas ng temperatura ay nangyayari sa mga solvents na may mas mababang kondaktibiti sa thermal. Ang mga halaga ng panitikan ng thermal conductivity ng hangin, tubig at langis ay 0.026, 0.61 at 0.135 W / m * K, ayon sa pagkakabanggit. (b) Mikroskopiko na imahe ng maliwanag na patlang ng isang HeLa cell na may isang hybrid sensor sa loob. May-akda: Osaka University

Ang koponan ay nakabuo na ngayon ng isang pamamaraan upang matukoy ang thermal conductivity sa mga buhay na cell na may spatial na resolusyon na halos 200 nm. Lumikha sila ng maliliit na mga brilyante na pinahiran ng isang polimer ng polydopamine na naglalabas ng parehong ilaw na ilaw at pag-iinit kapag nailawan ng isang laser. Ipinakita ng mga eksperimento na ang mga nasabing mga maliit na butil ay hindi nakakalason at maaaring magamit sa mga nabubuhay na selyula. Ang pagiging nasa loob ng isang likido o cell, ang init ay nagpapataas ng temperatura ng nanodiamond. Sa mga kapaligiran na may mataas na kondaktibiti sa thermal, ang mga nanodiamond ay hindi masyadong nag-init dahil mabilis na nakatakas ang init, ngunit sa mga kapaligiran na may mababang kondaktibiti sa pag-init, ang mga nanodiamond ay naging mas mainit. Mahalaga na ang mga pag-aari ng pinapalabas na ilaw ay nakasalalay sa temperatura, kaya maaaring kalkulahin ng pangkat ng pananaliksik ang rate ng pagkilos ng bagay mula sa sensor patungo sa kapaligiran.

Ang pagkakaroon ng mahusay na resolusyon sa spatial ay pinapayagan ang mga pagsukat na magawa sa iba’t ibang mga lokasyon sa loob ng mga cell. “Nalaman namin na ang rate ng pagsasabog ng init sa mga cell, na sinusukat ng hybrid nanosensors, ay maraming beses na mas mabagal kaysa sa purong tubig – isang kapanapanabik na resulta na naghihintay pa rin ng isang komprehensibong paliwanag sa teoretikal at nakasalalay sa lokasyon,” sabi ng nakatatandang may-akdang si Taras Kazha Plakhotnik. .

“Bilang karagdagan sa pagpapabuti ng mga paggamot sa cancer na nakabatay sa init, naniniwala kami na ang potensyal na aplikasyon ng gawaing ito ay hahantong sa isang mas mahusay na pag-unawa sa mga metabolic disorder tulad ng labis na timbang,” sabi ng nakatatandang may-akdang si Madoka Suzuki. Ang tool na ito ay maaari ding gamitin para sa pangunahing pagsasaliksik sa cell, halimbawa, upang masubaybayan ang mga reaksyong biochemical sa real time.

Tulong: “Sa lugar pagsukat ng intracellular thermal conductivity gamit ang isang thermometro ng pag-init na hybrid na diamante nanosensor ”Enero 15, 2021, Mga pagsulong sa agham.
DOI: 10.1126 / sciadv.abd7888

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Aktibidad sa Mga Circuit Panganib sa Utak na Maaaring Mahulaan ang mga Pagbabago sa Mga Presyo ng Stock

Ni Lipunan para sa Neuroscience Marso 8, 2021 Buong katibayan ng utak na ang aktibidad sa hinulaang mga rehiyon ay hinuhulaan ang direksyon ng presyo ng...

Ang pinagmulan ng sunscreen na itim na mga butas at ang kaugnayan nito sa madilim na bagay

Ano ang pinagmulan ng mga itim na butas at paano nauugnay ang katanungang iyon sa isa pang misteryo, ano ang bagay ng kadiliman? ...

Ang mga pulso ng laser ay kumikilos bilang isang tool sa pagpoproseso ng grade pang-industriya

Ang isang plato ng silicon dioxide 350 μm makapal na may mataas na kalidad na mga slits ng baso na may diameter na 0.25...

Paano napupunta ang mga plastik na labi sa mga basura ng karagatan

Hinulaan ang mga alon ng posibilidad ng reaksyon sa mga labi (pulang kahon) ng mga labi ng dagat. Ang mga itim na kahon...

Makabagong at hindi mapanirang diskarte para sa pagtatasa ng materyal na ibinalik mula sa Mars

Isang imahe ng pamamahagi ng ilang mga elemento mula sa isa sa mga meteorite na sinuri ng pangkat. Kredito: IBeA / UPV /...

Newsletter

Subscribe to stay updated.