Los químicos de la Universidad de Rice modificaron las moléculas de BODIPY para servir como nano termómetros en el interior de las células. La tabla de la izquierda es una compilación de micrografías fluorescentes que muestran la respuesta de las moléculas a la temperatura, en grados Celsius. A la derecha, la estructura de la molécula muestra el rotor, en la parte inferior, que se modifica para restringir la rotación de 360º. Crédito: Meredith Ogle/Rice University

Nano-termómetro que registra la temperatura dentro de las células

23 de Agosto de 2019 | Historia original de la Universidad de Rice

¿Cómo sabes que una célula tiene fiebre? Toma su temperatura. Eso ahora es posible gracias a la investigación de los científicos de la Universidad de Rice que utilizaron las propiedades emisoras de luz de moléculas particulares para crear un nano termómetro fluorescente.

El laboratorio de Rice del químico Ángel Martí reveló la técnica en un artículo del Journal of Physical Chemistry B, que describe cómo modificó un rotor molecular biocompatible conocido como Dipirrometeno de boro (abreviado como BODIPY) para revelar las temperaturas dentro de células individuales.

La molécula es ideal para la tarea. Su fluorescencia en el medio es de corta duración mientras que, dentro de la célula, la duración depende en gran medida de los cambios en la temperatura y la viscosidad de su entorno. A alta viscosidad, que es el medio ambiente de las células típicas, su vida útil de fluorescencia depende sólo de la temperatura.

Esto significa que, a una temperatura específica, la luz se apaga a un ritmo particular, y eso puede observarse con un microscopio que permite visualizar imágenes de la vida media de la fluorescencia.

Martí dijo que sus colegas del Baylor College of Medicine lo desafiaron a desarrollar la tecnología. “Todo el mundo conoce termómetros antiguos basados en la expansión del mercurio y otros más modernos basados en la tecnología digital”, dijo. “Pero sería como tratar de medir la temperatura de una persona con un termómetro del tamaño del Empire State Building”.

La técnica depende del rotor. La estudiante de posgrado de Martí en Rice, y autora principal del artículo: Meredith Ogle restringió el giro del rotor, como el volante de un reloj, en lugar de dejarlo girar completamente, “casi se tambalea” —manifestó Martí—.

“Lo que medimos es cuánto tiempo la molécula permanece en el estado excitado, que depende de la rapidez con la que se tambalea”, dijo. “Si se aumenta la temperatura, el tambaleo es más rápido, y eso acorta el tiempo durante el que se mantiene excitado".

El efecto, dijo Martí, es independiente de la concentración de moléculas BODIPY en la célula y del fotoblanqueo, el punto en el que se destruyen las capacidades fluorescentes de la molécula.

“Si el medio ambiente es un poco más viscoso, la molécula girará más lentamente”, dijo Martí. “Eso no significa necesariamente que la temperatura aumente o disminuya, sólo que la viscosidad del medio ambiente es diferente.”

“Descubrimos que, si se limita la rotación de este motor, en altas viscosidades, el reloj interno, la vida útil de esta molécula, se vuelve completamente independiente de la viscosidad”, dijo. “Esto no es particularmente común para este tipo de sondas.”

Martí dijo que la técnica podría ser útil para cuantificar los efectos de la terapia de ablación tumoral, donde se utiliza calor para destruir las células cancerosas, o simplemente para medir la presencia de células tumorales. “Éstas tienen un metabolismo más elevado que otras células, lo que significa que es probable que generen más calor”, dijo. “Nos gustaría poder determina si es posible identificar las células cancerosas por el calor que producen y diferenciarlas de las células normales”.

Este artículo ha sido republicado a partir de los siguientes materiales y editado para adecuar su longitud y contenido. Para obtener más información, ver la fuente citada.

Referencia: Ogle, M. M., Smith McWilliams, A. D., Ware, M. J., Curley, S. A., Corr, S. J., & Martí, A. A. (2019). Sensing Temperature in Vitro and in Cells Using a BODIPY Molecular Probe. The Journal of Physical Chemistry B. https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.9b04384