உள்செல்லுலார் நானோ தெர்மோமீட்டரின் பல்துறைத்திறன்

உடல் வெப்பநிலை ஆரோக்கியத்தின் அடிப்படை குறிகாட்டியாகும். செல்லுலார் வெப்பநிலையும் செல்லுலார் ஆரோக்கியத்தின் அடிப்படைக் குறிகாட்டியாகும்; புற்றுநோய் செல்கள் அதிக வளர்சிதை மாற்ற செயலில் உள்ளன, இதனால் ஆரோக்கியமான செல்களை விட சற்று அதிக வெப்பநிலை இருக்கும். இருப்பினும், இப்போது வரை அத்தகைய கருதுகோள்களைச் சோதிப்பதற்கான கிடைக்கக்கூடிய கருவிகள் கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை. Nano Letters-இல் சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வில், ஒசாகா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் மற்றும் ஒத்துழைக்கும் கூட்டாளிகள் மனித உயிரணுக்களுக்குள் வெப்பநிலை சாய்வு மற்றும் முன்னோடியில்லாத துல்லியத்தில் சோதனை முறையில் அளந்துள்ளனர். இந்த ஆய்வு மருந்து கண்டுபிடிப்பு மற்றும் மருத்துவ ஆராய்ச்சியில் புதிய திசைகளைத் திறக்கும்.

பல ஆராய்ச்சியாளர்கள் பொதுவாக பாராட்டப்படுவதை விட நிலையற்ற உயிரணு வெப்பநிலை சாய்வுகள் மனித ஆரோக்கியத்தில் பரந்த விளைவைக் கொண்டிருப்பதாக சந்தேகிக்கின்றனர், ஆனால் தொழில்நுட்ப வரம்புகள் காரணமாக அவர்களின் கருதுகோள்களை சோதிக்க முடியவில்லை. “தற்போதைய உள்செல்லுலார் வெப்ப கண்டறிதல் தொழில்நுட்பமானது சில நீண்டகால மருத்துவ கருதுகோள்களுக்கு பதிலளிக்க போதுமான இடஞ்சார்ந்த, தற்காலிக தீர்மானத்தைக் கொண்டிருக்கவில்லை, அத்தகைய கருதுகோள்களை சோதிப்பதற்கு விலைமதிப்பற்றதாக இருக்கும்.” என்று முன்னணி எழுத்தாளர் காய் லு விளக்குகிறார்.

ஆராய்ச்சியாளர்களின் புரத அடிப்படையிலான நானோ தெர்மோமீட்டர், செல்களுக்குள் வெப்பநிலையில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்களுக்கு உணர்திறன் கொண்ட பண்பேற்றப்பட்ட ஒளிரும் தன்மை வெளியீட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அதன் வாசிப்பு வேகம் ஒப்பிடக்கூடிய தொழில்நுட்பத்தை விட குறைந்தது 39 மடங்கு வேகமாகவும், உங்கள் கண் சிமிட்டலை விட ஆயிரம் மடங்கு வேகமாகவும் உள்ளது. நானோ தெர்மோமீட்டர், நீரில் உள்ள வெப்பப் பரவலை விட 5 மடங்கு குறைவான வெப்பப் பரவல் என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு கண்டறிய உதவியது. உடலியல் வெப்பநிலையில் வாசிப்புத் தெளிவுத்திறன் 0.042 டிகிரி செல்சியஸ் மட்டுமே என்பதையும் இது காட்டியது, இது பல ஆயிரம் மடங்கு மெதுவாக இருக்கும் ஒப்பிடக்கூடிய அமைப்பில் உள்ளதை விட அதிக தெளிவுத்திறன் ஆகும்.

“செல் கருவுக்கும் சைட்டோபிளாஸுக்கும் இடையே கணிசமான வெப்பநிலை வேறுபாடு உள்ளது என்ற கருதுகோளை நாங்கள் சோதித்தோம்,” என்கிறார் மூத்த எழுத்தாளர் டேகாரு நாகை. “நாங்கள் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாட்டைக் காணவில்லை, ஆனால் வழக்கமான உடலியலை மிகவும் நெருக்கமாகப் பிரதிபலிக்கும் சோதனை நிலைமைகள் வேறுபட்ட முடிவுகளைத் தரக்கூடும்.”

ஆராய்ச்சியாளர்களின் நானோ தெர்மோமீட்டரின் செயல்பாட்டை மேம்படுத்த பல வழிகள் உள்ளன. மைக்ரோஸ்கோபிக் வெளிச்சத்தின் கீழ் அது எவ்வளவு காலம் நீடிக்கும் என்பதை மேம்படுத்துவது ஒன்று. மற்றொன்று, சிவப்பு அல்லது அகச்சிவப்பு ஒளிக்கு உணர்திறன் கொண்டதாக மறுசீரமைக்க வேண்டும், இதனால் நீண்ட கால இமேஜிங்கிற்கு செல்களுக்கு சேதம் குறைவாக இருக்கும். இதற்கிடையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது உள்ளக வெப்பநிலை சாய்வுகளை யதார்த்தமாக ஆய்வு செய்து, இந்த சாய்வுகளுக்கு அடித்தளமாக இருக்கும் உடலியலைக் கண்டறியும் தொழில்நுட்பத்தைக் கொண்டுள்ளனர். இந்த ஆராய்ச்சியைக் கொண்டு, செல் உடலியலின் குறைவான மதிப்பிடப்பட்ட அம்சத்தைப் பயன்படுத்தி மருந்துகளை ஒரு நாள் வடிவமைக்க முடியும்.

References:

• Marciniak, L., Piotrowski, W., Szalkowski, M., Kinzhybalo, V., Drozd, M., Dramicanin, M., & Bednarkiewicz, A. (2022). Highly sensitive luminescence nanothermometry and thermal imaging facilitated by phase transition. Chemical Engineering Journal, 427, 131941.
• Dhas, N., García, M. C., Kudarha, R., Pandey, A., Nikam, A. N., Gopalan, D., & Mutalik, S. (2022). Advancements in cell membrane camouflaged nanoparticles: A bioinspired platform for cancer therapy. Journal of Controlled Release, 346, 71-97.
• Sigaeva, A., Ong, Y., Damle, V. G., Morita, A., van der Laan, K. J., & Schirhagl, R. (2019). Optical detection of intracellular quantities using nanoscale technologies. Accounts of chemical research, 52(7), 1739-1749.
• Ha, M., Kim, J. H., You, M., Li, Q., Fan, C., & Nam, J. M. (2019). Multicomponent plasmonic nanoparticles: from heterostructured nanoparticles to colloidal composite nanostructures. Chemical reviews, 119(24), 12208-12278.