Pengukuran Suhu Sel Tunggal Menggunakan Nano-Thermometer

Saat ini, pengukuran suhu terhadap sel tunggal sangat memungkinkan berkat penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan Universitas Rice yang menggunakan sifat pemancar cahaya dari molekul-molekul tertentu untuk membuat termometer berbasis nano fluorescent.
Seorang ahli kimia dari Laboratorium Rice Angel Martí mengungkapkan teknik ini dalam Journal of Physical Chemistry B paper, yang menjelaskan tentang bagaimana ia memodifikasi molekul biokompatibel yang dikenal dengan boron dipyrromethene (BODIPY, singkatnya) untuk mengukur suhu di dalam sel tunggal.

Baca juga berita: Metode Baru Pengukuran Efisiensi Kristal Semikonduktor

Molekul ini hanya mampu memancarkan sifat fluoresensnya yang hanya berlangsung sementara di dalam sel, dan durasinya sangat bergantung pada perubahan suhu dan viskositas lingkungannya. Tetapi pada viskositas tinggi, lingkungan dalam sel-sel yang khas, masa penggunaan fluoresensi dari molekul BODIPY tergantung pada suhu saja. 

Martí mengatakan bahwa rekan-rekannya di Baylor College of Medicine menantangnya untuk mengembangkan teknologi. "Semua orang tahu termometer lama bekerja berdasarkan prinsip ekspansi merkuri, dan yang baru berdasarkan teknologi digital," katanya.

"Tapi menggunakan alat tersebut sama halnya seperti mencoba mengukur suhu seseorang dengan termometer seukuran Empire State Building."

Tekniknya tergantung pada rotor. Mahasiswa pascasarjana Martí dan penulis utama Meredith Ogle membatasi rotor untuk bolak-balik, seperti roda bergerigi di arloji, daripada membiarkannya berputar penuh.

"Itu cukup bergetar," kata Martí.

"Apa yang kami ukur adalah berapa lama molekul tetap dalam keadaan tereksitasi, yang tergantung pada seberapa cepat ia bergetar," katanya. "Jika kamu meningkatkan suhunya, maka molekul tersebut akan bergetar lebih cepat, dan itu mempersingkat waktu ia tetap stabil."

Efeknya, kata Martí, tidak tergantung pada konsentrasi molekul BODIPY dalam sel dan photobleaching, titik di mana kemampuan fluoresens molekul dihancurkan.

"Jika lingkungan sedikit lebih memiliki viskositas yang tinggi, maka molekul akan berputar lebih lambat," kata Martí. "Itu tidak berarti itu lebih dingin atau lebih panas, hanya saja viskositas lingkungannya berbeda.

"Kami menemukan bahwa jika kami membatasi rotasi rotor, maka pada viskositas tinggi waktu hidup internal molekul ini menjadi sepenuhnya independen dari viskositas," katanya. "Hal seperti ini tidak biasa diselidiki sebelumnya."

Martí mengatakan teknik ini mungkin berguna untuk mengukur efek terapi ablasi tumor, di mana panas digunakan untuk menghancurkan sel-sel kanker, atau hanya mengukur keberadaan kanker. "Mereka memiliki metabolisme yang lebih tinggi daripada sel-sel lain, yang berarti mereka cenderung menghasilkan lebih banyak panas," katanya. "Kami ingin tahu apakah kami dapat mengidentifikasi sel kanker dengan panas yang mereka hasilkan dan membedakannya dari sel normal."


Referensi Jurnal :

Meredith M. Ogle, Ashleigh D. Smith McWilliams, Matthew J. Ware, Steven A. Curley, Stuart J. Corr, Angel A. Mart�. Sensing Temperature in Vitro and in Cells Using a BODIPY Molecular Probe. The Journal of Physical Chemistry B, 2019; DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b04384