Все новости

Ученые измерили, с какой скоростью клетки проводят тепло

Оказалось, что они делают это в несколько раз хуже чистой воды

ТАСС, 15 января. С помощью миниатюрных термометров на основе наноалмазов физики измерили, как тепло распространяется внутри клеток. Статью с описанием их работы опубликовал научный журнал Science Advances.

Наноалмазами называют микроскопические кристаллы углерода, которые по своей структуре похожи на природные алмазы. Благодаря их уникальным свойствам наноалмазы можно применять в качестве основы для квантовых ячеек памяти, сверхчувствительных сенсоров и других приборов.

Несколько лет назад ученые из Квинслендского университета с помощью наноалмазов научились измерять температуру внутри живых клеток. Благодаря этому ученые выделили самые горячие их области и поняли, в каких условиях протекают важнейшие реакции внутри организма. Результаты этого исследования указали, что температура отдельных регионов клетки сильно различается. Это ставит под сомнение теории, описывающие жизнедеятельность клеток, поэтому вызвало споры среди ученых.

В своей новой работе доцент Квинслендского университета Тарас Плахотник и его коллеги попытались разрешить эти разночтения. С помощью специально созданных наноалмазов они измеряли температуру в разных частях одних и тех же клеток одновременно. Таким образом ученые надеялись вычислить среднюю скорость, с котоой тепло распространяется по клеткам человека.

Для этого ученые покрыли наноалмазы тонким слоем полидофамина – полимера, который может поглощать свет лазера и одновременно преобразовать его в тепло и другие формы излучения. Получившиеся наноградусники физики ввели в отдельные раковые клетки и начали поочередно подсвечивать алмазы, одновременно замеряя, как быстро они охлаждались.

Оказалось, что разные области цитоплазмы клетки проводили тепло с разной скоростью. Более того: теплопроводность всей клетки в целом оказалась в несколько раз ниже, чем у чистой воды. В среднем она была такой же, как у минерального масла, а в отдельных случаях достигала значений, характерных для воздуха и других сред, которые почти не проводят тепло.

По словам Плахотника, современные теории, которые описывают физические и химические свойства цитоплазмы клеток, не предсказывали подобных результатов, что ставит их под сомнение. Физики надеются, что понять, почему теплопроводность клетки столь изменчива и от чего она зависит им помогут дальнейшие наблюдения за тем, как тепло распространяется в конкретных органеллах клеток.