論文の概要: Real-time nanodiamond thermometry probing in-vivo thermogenic responses
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.02844v2
- Date: Thu, 16 Jan 2020 09:04:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-13 05:43:15.000984
- Title: Real-time nanodiamond thermometry probing in-vivo thermogenic responses
- Title（参考訳）: 生体内熱原性反応のリアルタイムナノダイアモンド温度測定
- Authors: Masazumi Fujiwara, Simo Sun, Alexander Dohms, Yushi Nishimura, Ken
Suto, Yuka Takezawa, Keisuke Oshimi, Li Zhao, Nikola Sadzak, Yumi Umehara,
Yoshio Teki, Naoki Komatsu, Oliver Benson, Yutaka Shikano, Eriko Kage-Nakadai
- Abstract要約: ナノダイアモンド(NDs)における光アクセス性電子スピンに基づく発光ナノ温度計
生成虫の運動性NDの温度をm0.22circrm C$.22circrmの精度で測定できる温度測定システムの開発を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.669448080580295
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Real-time temperature monitoring inside living organisms provides a direct
measure of their biological activities, such as homeostatic thermoregulation
and energy metabolism. However, it is challenging to reduce the size of
bio-compatible thermometers down to submicrometers despite their potential
applications for the thermal imaging of subtissue structures with single-cell
resolution. Light-emitting nanothermometers that remotely sense temperature via
optical signals exhibit considerable potential in such \textit{in-vivo}
high-spatial-resolution thermometry. Here, using quantum nanothermometers based
on optically accessible electron spins in nanodiamonds (NDs), we demonstrate
\textit{in-vivo} real-time temperature monitoring inside \textit{Caenorhabditis
elegans} (\textit{C. elegans}) worms. We developed a thermometry system that
can measure the temperatures of movable NDs inside live adult worms with a
precision of $\pm 0.22^{\circ}{\rm C}$. Using this system, we determined the
increase in temperature based on the thermogenic responses of the worms during
the chemical stimuli of mitochondrial uncouplers. Our technique demonstrates
sub-micrometer localization of real-time temperature information in living
animals and direct identification of their pharmacological thermogenesis. The
results obtained facilitate the development of a method to probe subcellular
temperature variation inside living organisms and may allow for quantification
of their biological activities based on their energy expenditures.
- Abstract（参考訳）: 生体内におけるリアルタイム温度モニタリングは、恒常的な温度調節やエネルギー代謝などの生物活性を直接測定する。
しかし, 生体適合温度計をサブマイクロメートルに縮小することは, 単一セル解像度のサブユニット構造の熱イメージングへの応用の可能性にもかかわらず難しい。
光学信号を介して温度をリモートで感知する発光ナノ温度計は、そのような高空間分解能温度測定においてかなりのポテンシャルを示す。
ここでは、ナノダイアモンド(NDs)における光学的にアクセス可能な電子スピンに基づく量子ナノサーモメータを用いて、 \textit{Caenorhabditis elegans} (\textit{C})内のリアルタイム温度モニタリングを実証する。
elegans (複数形 elegans)
そこで我々は,実生の成虫体内の可動ndsの温度を0.22^{\circ}{\rm c}$で測定する温度計測システムを開発した。
このシステムを用いて,ミトコンドリアアンコプラーの化学刺激におけるワームの熱原性反応に基づいて温度の上昇を判定した。
本手法は,生体内における温度情報のマイクロメートル以下の局在と薬理学的熱産生の直接的同定を示す。
その結果, 生体内における細胞内温度変化を探索する手法の開発が促進され, エネルギー支出に基づく生物活性の定量化が可能となった。
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