Эти квантовые сенсоры помогли ученым составить первую «карту температур» для ядра клетки, сообщила пресс-служба Национальных институтов квантовой науки и технологий (QST).
«Проведенные нами опыты показывают, что созданные квантовые точки могут работать внутри живых клеток и при этом они сохраняют максимально возможный уровень точности замеров. Это открывает дорогу для проведения первых систематических замеров температуры в разных внутриклеточных средах при помощи квантовых сенсоров», — заявил научный сотрудник QST Хитоси Исивата, чьи слова приводит пресс-служба организации.
Как отмечают физики, в последние несколько лет биологи и физики активно изучают то, какой температурный режим поддерживается внутри разных частей клеток и как различия в их температуре влияют на процессы внутри этих органелл. Интерес ученых к этому вопросу стал особенно сильным после того, как в 2018 году биологи обнаружили, что внутри митохондрий, клеточных «энергостанций», поддерживаются неожиданно высокие температуры, достигающие порядка 50 градусов Цельсия.
Для получения более точных замеров внутриклеточных температур и составления температурных карт отдельных частей и органелл клетки необходимы измерительные приборы, которые бы не мешали жизнедеятельности клетки и при этом корректно замеряли температуры в широком диапазоне условий среды. Японские физики выяснили, что эту задачу можно решить при помощи созданных ими квантовых точек из органических нанокристаллов.
Характер взаимодействия этих структур с электромагнитными волнами сильно меняется даже при небольших сдвигах в температуре окружающей среды, что позволяет использовать квантовые точки в качестве «нанотермометра». Японским физикам удалось подобрать такую структуру и методику изготовления этих структур, которые позволяют получать максимально однообразные квантовые точки, стойкие к воздействию внутриклеточной среды и способные измерять не относительные, а абсолютные температуры.
Данная особенность органических квантовых точек позволила физикам составить первую температурную карту ядра человеческой клетки, для чего ученые создали специальную систему, позволяющую вводить эти наноструктуры в центр живой клетки. Эти замеры указали на то, что внутри ядра присутствуют относительно теплые и холодные регионы, температура которых отличается на один градус Цельсия. Последующие опыты и замеры помогут понять, с чем связаны подобные различия в уровне нагрева ядра клеток.
О квантовых точках
Квантовые точки представляют собой полупроводниковые наночастицы, чьи размеры и форма подобраны таким образом, что они ведут себя как искусственный атом. Как и его реальные аналоги, данный рукотворный атом способен взаимодействовать с волнами света, поглощать их и преобразовать в другие формы колебаний. Данное свойство квантовых точек было впервые обнаружено и изучено нобелевским лауреатом Алексеем Екимовым и другими советскими физиками еще в 1980 годах.
