Că este necesară o tehnologie care să ne permită accesul la o scară subcelulară a înțelegerii organismului uman o intuim cu toții. Cercetătorii francezi de la Universitatea din Bordeaux și Centrul național francez pentru cercetare științifică (CNCS) au făcut un pas în față și au publicat deja primele rezultate în acest sens, acum mai puțin de o lună.
Până acum, tehnica fototermică a oferit doar imagini bazate pe modificările optice induse de căldura unei raze laser la nivel celular. Măsurarea difracției razei laser prin intermediul zonei încălzite a permis extragerea difuzivității termice a celulelor roșii. Metoda nu este însă suficient de eficientă, deoarece este influențată de coeficientul fototermic, iar acesta este scăzut pentru celule, măsurătorile subcelulare necesitând așadar o sensibilitate mult mai ridicată.
Articolul* din Applied Physics Letters, publicație a Institutului american de fizică, anunță dezvoltarea unei tehnici în totalitate optică, nonionizantă, bazată pe expansiunea termoelastică a unui film metalic. Creația a permis cartografierea proprietăților termice ale celulelor individuale cu o rezoluție de aproximativ 2 μm. Mecanismul este unul de contrast și se bazează chiar pe aceste proprietăți termice. Pentru a-și verifica tehnologia, echipa franceză a folosit și un microscop fotoacustic inversat pentru a obține imagistică acustică. Rezultatele lor au fost susținute de comparație, astfel de eforturi pavând drumul către o analiză subcelulară termoreologică.
Totul a început când cercetătorii s-au întrebat dacă ar putea extinde tehnologia din spatele camerei termografice la microscopie, cu scopul de a obține hărți termice pentru celule. Nu se gândeau doar la șansa de a înțelege comportamentul termic celular, ci și la posibilitatea de a depista patologiile încă din stadiul subcelular.
Datorită frecvenței lui în implanturile osoase, francezii au ales o placă subțire de titan pe post de lentilă termoelastică de rezoluție ridicată. Au crescut celule umane endoteliale microvasculare și au încălzit apoi placa nanometrică, folosindu-se de un laser micrometric. Variațiile de temperatură le-au surprins prin comparație cu plăci care nu fuseseră „însămânțate“. Dacă în cazul acestora căldura a rămas în placa de titan, temperatura crescând, în cazul primelor căldura a fost absorbită de celule.
Pentru că variațiile de temperatură sunt foarte mici și au loc pe zone de ordinul micronilor, deci nu există instrumentarul necesar pentru a le înregistra, cercetătorii au măsurat modificări de o altă natură apărute la nivelul plăcii de titan. Thomas Dehoux, membru al echipei CNCS, a explicat foarte plastic întregul proces: „Când temperatura este foarte ridicată – când nu este nicio celulă pe partea cealaltă – placa se dilată local și apare o umflătură. Când temperatura scade – o celulă este utilizată – profilul plăcii revine la normal. Am putut detecta acest efect cu o a doua rază laser, ce este deviată de mișcarea acestei suprafețe, fapt ce ne-a oferit o sensibilitate fără precedent“.
Maparea a fost posibilă datorită eterogenității proprietăților termice care a permis vizualizarea prin placa de titan și reproducerea imaginii termice a celulei. „Nicio astfel de imagine nu a mai fost produsă până acum, e ca și cum te-ai uita cu ochelari de vedere nocturnă la celule“, a arătat Dehoux.
O astfel de tehnologie își găsește aplicabilitatea în optimizarea crioprezervării, în stadializarea tumorală, putând fi o completare la analiza histologică clasică, dar și la diagnosticarea celulelor afectate și dezvoltarea de noi terapii țintite. Momentan, inițiatorii acestei tehnici vor să își concentreze eforturile pe îmbunătățiea timpului de achiziție și a sensibilității, pentru a observa în timp real celulele, dar vor și să testeze efectele terapiei anticanceroase asupra proprietăților termice ale celulelor.
* Legrand et al. Thermal microscopy of single biological cells. Appl Phys Lett. 2015 Dec. 29
