Uma série de doenças, como meningite, diabetes, fibrose cística, Doença de Alzheimer, até mesmo alguns cânceres - são causados, em última análise, por problemas no nível celular. Portanto, entender o que está acontecendo dentro das células é essencial. Observar as células ao microscópio ajuda, mas o que os pesquisadores médicos realmente gostariam de fazer é ver os processos dentro das células nos mínimos detalhes.

Uma maneira de fazer isso é identificar as mudanças de temperatura dentro de uma célula, até os órgãos celulares individuais, ou organelas. Conforme eles ligam e desligam, proteínas, motores moleculares e organelas como as mitocôndrias - os pacotes de energia das células - aumentam e diminuem ligeiramente de temperatura. Mas pouco disso é discernível visualmente.

"Ainda há muito que aprender sobre como varia a temperatura de uma célula, em particular em função de quando está feliz, quando está estressado, ou conforme passa por diferentes processos, "disse o professor Andrew Greentree, pesquisador-chefe de teoria e modelagem no nó da Universidade RMIT do CNBP em Melbourne. "Podemos medir a diferença entre a atividade metabólica de diferentes tipos de células, por exemplo?"

A equipe de Greentree fornece uma abordagem quântica para problemas de imagem e sensor enfrentados por biólogos e médicos. É assim que, trabalhando com colegas do CNBP em Adelaide, Greentree e sua equipe desenvolveram uma lâmina de microscópio que pode mapear com precisão as mudanças de temperatura dentro das células cultivadas nela.

O deslize, feito de vidro de telurito dopado com lantanídeo, muda sua fluorescência com a temperatura e, em pesquisas aguardando publicação, os pesquisadores provaram que pequenas mudanças na temperatura podem ser detectadas, rastreados e mapeados à medida que ocorrem. Este trabalho se baseia em sucessos anteriores do grupo do Professor Heike Ebendorff-Heidepriem, que construiu fibras ópticas de detecção de temperatura usando a mesma tecnologia de vidro.

"A célula inteira tem apenas cerca de 10-15 mícrons (0,01 a 0,015 mm) e podemos mapear as temperaturas em incrementos de 1 mícron, logo abaixo da célula, "disse Daniel Stavrevski, um aluno trabalhando no projeto. "À medida que as mitocôndrias geram energia para as células, eles ficam mais quentes. É algo surpreendente de se ver. "Mesmo as melhores câmeras térmicas só conseguem resolver objetos com cerca de 10 mícrons de tamanho, "mas eles sacrificam a resolução temporal, que é importante quando você deseja monitorar a atividade de uma mitocôndria que pode durar até milissegundos. Portanto, descer para 1 mícron - e talvez diminuir - irá revelar uma nova ciência, " ele adicionou.

Tendo provado que eles podem mapear a temperatura nas células da pele, eles planejam expandir a imagem para outros tipos de células, que têm maior atividade metabólica, e deve, portanto, mostrar faixas de temperatura maiores.

Um objetivo adicional é combinar as lâminas com termóforos - sondas que fluorescem na presença de calor - para construir mapas de calor 3-D que detectam mudanças de temperatura em tempo real.

É um trabalho pioneiro, com potencial para fornecer informações sobre todos os tipos de funções metabólicas dentro das células à medida que ocorrem, potencialmente rastreando células e organelas à medida que se dividem, crescer, interagir, e realizar outras tarefas vitais. Greentree explica:"Para ver a física fundamental enquanto guia a vida, é por isso que fazemos ciência. "