Sensores planos minúsculos que aderem à superfície das células vivas podem fornecer medições detalhadas da transferência de calor na superfície da célula. Desenvolvido na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Arábia Saudita, esses novos sensores resolvem alguns dos desafios práticos de trabalhar com essas células minúsculas, bem como permitem novas técnicas de diagnóstico.

Professor Boon Ooi, seu Ph.D. o estudante Rami Elafandy e colegas de trabalho desenvolveram esses dispositivos sensores a partir de nanomembranas de nitreto de gálio com apenas 40 nanômetros de espessura. Eles também mostram que os sensores podem identificar diferentes tipos de células cancerosas.

ElAfandy explica que óptica, As propriedades mecânicas e elétricas das células vivas foram amplamente estudadas e, ainda assim, há poucos dados sobre suas propriedades térmicas, principalmente por causa dos desafios de trabalhar com pequenos volumes de células e formas celulares irregulares.

"As células têm contornos curvos irregulares, o que significa que é difícil ter um contato firme com eles sem danificar suas membranas, "disse ElAfandy." Utilizamos a alta flexibilidade das nanomembranas para seguir os contornos celulares e minimizar quaisquer quedas de temperatura dentro da interface célula-sensor que gerariam erros. "

Depois de conectar o sensor à superfície da célula, os pesquisadores aplicaram um feixe de laser ultravioleta pulsado, aquecer a nanomembrana e causar uma emissão fotoluminescente de luz a uma frequência dependente da temperatura da nanomembrana. Esta temperatura, por sua vez, depende de quão bem o calor foi transferido para a célula.

Portanto, medindo a frequência da luz fotoluminescente, os pesquisadores puderam calcular não apenas a condutividade térmica das células - quão bem elas permitem que o calor flua - mas também a difusividade térmica, que leva em consideração o quão bem a célula armazena energia térmica.

Primeiro, Contudo, havia um desafio prático a superar:"Os lasers que usamos podem causar danos fatais às células e as nanomembranas são muito finas para absorver toda a luz laser perigosa, ", disse ElAfandy." Resolvemos isso inserindo um disco de ouro fino entre a nanomembrana e a célula para absorver toda a radiação laser transmitida, permitindo que o calor se difunda da nanomembrana para a célula. "

Durante os testes, os pesquisadores identificaram fortes diferenças na difusividade térmica entre as células do câncer de mama e do colo do útero, bem como entre os subtipos de células do câncer de mama.

"Nossos dispositivos são incomuns porque medem a condutividade térmica e a difusividade simultaneamente para produzir uma descrição melhor do transporte de calor dentro das células, "disse Ooi." Esperamos aumentar a resolução espacial para fazer a varredura dentro das células e coletar informações sobre organelas celulares individuais. Com algumas modificações importantes, um dia pode até ser possível medir o transporte térmico dentro do corpo humano. "