پژوهشگران ژاپنی نانوذراتی ساختند که می‌توانند با ایجاد گرما سلول‌های سرطانی را از بین ببرند و به آرامش عضلات کمک کنند. این نانوذرات در نقش دماسنج نیز می‌توانند حسگری دما را در سلول‌ها انجام دهند.
نانوذراتی که هم دماسنج بوده و به‌عنوان هیتر عمل می‌کنند
نانوذره‌ای که همزمان هم هیتر (گرم‌کننده) و هم نانو دماسنج است توسط محققان دانشگاه ژاپن ساخته شده است. به گفته محققان، این فناوری یک پیشرفت قابل توجه است که نه تنها به آرامش عضلات کمک می‌کند، بلکه می‌تواند سلول‌های سرطانی را نیز از بین ببرد.
ساتوشی آرای و همکارانش در دانشگاه کانازاوا با موفقیت نشان دادند که قرار دادن یک نقطه حرارتی قابل کنترل در بافت می‌تواند در اصلاح عملکرد سلولی موثر باشد.
قرار دادن نانوذره در سلول‌های زنده منجر به ایجاد یک نقطه گرمایی می‌شود که با روشن و خاموش کردن آن، مدولاسیون کنترل‌شده فعالیت‌های سلولی محلی را امکان‌پذیر می‌کند.
توانایی گرم کردن مناطق با ابعاد نانومتری در بافت‌های زیستی نقشی کلیدی در حوزه زیست پزشکی دارد. بسیاری از فرآیندهای زیستی به دما حساس هستند و توانایی تغییر موضعی دما راهی برای دستکاری فعالیت سلولی فراهم می‌کند.
مهم‌ترین هدف تخریب سلول‌های سرطانی با گرم کردن آن‌ها است. علاوه بر نیاز به مکانیزم گرمایش موضعی درون بافتی، اندازه‌گیری آنی دمای تولید شده نیز مهم است.
این نانوذره که توسط دانشمندان “nanoHT” نامیده می شود – مخفف نانو گرماسنج – یک ماتریس پلیمری است که یک مولکول رنگ (به نام EuDT) را برای حسگری دما و یک مولکول رنگ دیگر (به نام V-Nc) برای آزاد کردن گرما در خود جای داده است. مولکول دوم از طریق تبدیل نور به انرژی حرارتی با تابش لیزر مادون قرمز نزدیک – با طول موج ۸۰۸ نانومتر – روی V-Nc منجر به گرمایش سریع و افزایش شدید دما می‌شود.
حسگری حرارتی دما بر اساس فرآیند اثر فلورسانس حرارتی EuDT انجام می‌شود. هنگامی که این مولکول با نوری با یک طول موج مشخص مورد تابش قرار می‌گیرد، نشر نور با طول موج دیگری از این نانوذره صورت می‌گیرد که به آن فلورسانس گفته می‌شود. هر چه دما بالاتر باشد، شدت فلورسانس کمتر می شود. از این رابطه معکوس می توان برای اندازه‌گیری دما استفاده کرد. ساتوشی آرای و همکارانش عملکرد nanoHT را به عنوان یک دماسنج آزمایش کردند و دریافتند که می‌تواند دماهایی را با وضوح ۰٫۸ درجه سانتی گراد و کمتر تعیین کند.
سپس محققان آزمایش‌هایی را با نوعی از سلول‌های انسانی به نام سلول‌های HeLa انجام دادند. آن‌ها تأثیر گرمایش از طریق nanoHT را بررسی کردند و دریافتند که در یک افزایش دمایی حدود ۱۱٫۴ درجه سانتیگراد، سلول‌های HeLa گرم شده تنها پس از چند ثانیه می‌میرند. این یافته نشان می دهد که nanoHT می تواند برای القای مرگ سلولی در سلول‌های سرطانی استفاده شود.
ساتوشی آرای و همکارانش همچنین بررسی کردند که چگونه می‌توان از nanoHT برای تأثیرگذاری بر رفتار عضلات استفاده کرد. آن‌ها نانوذره را به میوتوب (myotube)، نوعی فیبر موجود در بافت عضلانی، وارد کردند. با گرم شدن میوتوب تا حدود ۱۰٫۵ درجه سانتیگراد، بافت ماهیچه‌ای منقبض شد. این روش به صورت برگشت‌پذیر عمل کرد. آن‌ها اجازه دادن دوباره میوتوب خنک شود که این موضوع منجر به شل شدن عضلات شد.
کار آرای و همکارانش نشان می‌دهد که گرمایش موضعی در مقیاس درون سلولی با استفاده از nanoHT امکان دستکاری کنترل‌شده فعالیت یک سلول را فراهم می‌کند.
