"Mapping Intracellular Temperature Using Green Fluorescent Protein". J. S. Donner, S. A. Thompson, M. P. Kreuzer, G. Baffou, R. Quidant. NANOLETTERS 12, 2107 (2102). DOI: 10.1021/nl300389y
Heat is of fundamental importance in many cellular processes such as cell metabolism, cell division and gene expression.
Accurate and noninvasive monitoring of temperature changes in
individual cells could thus help clarify intricate cellular processes
and develop new applications in biology and medicine. Here we report the
use of green fluorescent proteins (GFP) as thermal nanoprobes suited
for intracellular temperature mapping. Temperature probing is achieved
by monitoring the fluorescence polarization anisotropy of GFP. The
method is tested on GFP-transfected HeLa and U-87 MG cancer cell lines
where we monitored the heat delivery by photothermal heating of gold
nanorods surrounding the cells. A spatial resolution of 300 nm and a
temperature accuracy of about 0.4 °C are achieved. Benefiting from its
full compatibility with widely used GFP-transfected cells, this approach
provides a noninvasive tool for fundamental and applied research in
areas ranging from molecular biology to therapeutic and diagnostic
studies.
El calor es sumamente importante en muchos procesos celulares, tales como el metabolismo celular, la división celular y la expresión de genes. La detección precisa y no invasiva de los cambios de temperatura en células individuales puede ayudar a clarificar los intrincados procesos celulares y a desarrollar nuevas aplicaciones en medicina y en biología. Aquí se reporta el uso de proteínas verdes fluorescentes (GFP) como nanosondas térmicas destinadas a explorar la temperatura intracelular. La medición de temperatura se consigue controlando la anisotropía en la polarización de la fluorescencia de las GFP. El método se comprueba en GFP transfectadas en las líneas de células cancerosas HeLa y U-87 MG, donde se controla la liberación de calor por medio del calentamiento fototérmico de nanobarras de oro que rodean a las células. Se han conseguido una resolución espacial de 300 nm y una precisión en la determinación de la temperatura de cerca de 0.4 °C. Gracias a su total compatibilidad con las ampliamente usadas células transfectadas con GFP, este método proporciona una herramienta no invasiva para la investigación fundamental y aplicada en áreas que van desde la biología molecular hasta los estudios terapéuticos y de diagnosis.
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