De fluorescente polymeerthermometer (FPT) meet temperatuurverschillen tussen cytoplasma en celorganellen in levende cellen, zo melden Kohki Okabe en collega’s van University of Tokyo in Nature Communications.

De techniek helpt om de warmtehuishouding van cellen te bestuderen. Zo laat FPT de warmte van de celkern, centrosomen en mitochondria zien ten opzichte van het cytoplasma. De onderzoekers zijn geïnteresseerd in de verschillen die optreden tijdens diverse celactiviteiten, zoals deling en differentiatie, maar ook bijvoorbeeld stressreacties. Daarnaast kunnen verschillen tussen gezonde en zieke cellen meer inzicht bieden in hoe ziekten te behandelen zijn.

FPT kun je vergelijken met een kralenketting die bestaat uit fluorescente moleculen, hydrofiele groepen en warmtegevoelige groepen, respectievelijk DBD-AA, kalium 3-sulfopropyl acrylaat (SPA) en poly-N-n-propylacrylamide (NNPAM).

De thermometer werkt doordat water in het cytoplasma de fluorescentie van DBD-AA dooft. Bij oplopende temperatuur vouwt het polymeer steeds verder op onder invloed van hydrofobe interacties tussen de NNPAM monomeren. Dit proces verdrijft steeds meer water van de fluorescente groepen. Hierdoor versterkt het signaal over een range van 20 tot 50 °C. De hydrofiele groepen maken mogelijk dat het polymeer de cel in kan komen en zich daar verspreid.

Voor een betrouwbare temperatuurmeting kozen de onderzoekers de levensduur van het fluorescente signaal als parameter. Deze is namelijk onafhankelijk van de fluorescentconcentratie De fluorescentielevensduur is de gemiddelde tijd waarna een geëxciteerd molecuul een foton uitzendt.

FPT volgt de fluorescente nanogelthermometer (FNT) op. Deze technologie uit 2009 bepaalde toen al de gemiddelde temperatuur van hele cellen. Een betere resolutie was niet mogelijk, omdat de gel in de cel ophoopte, in plaats van te verspreiden. Door de hydrofiele groepen kent FPT dit issue niet.

Bron: Nature Communications