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          納米鉆石“溫度計”測活細胞溫度 或成治癌新方法

          納米鉆石“溫度計”測活細胞溫度 或成治癌新方法

          2013-08-02 11:56:32

            據《自然》雜志網站8月1日(北京時間)報道,納米鉆石可用于量子計算機中處理量子信息,而哈佛大學的研究人員利用納米鉆石的量子效應,將其變為“溫度計”,測量出了人類胚胎干細胞內部的溫度變化,精確度是現有技術的10倍。通過加入金納米粒子,研究人員還能夠利用激光對細胞的特定部分加熱甚至殺死細胞,這有望提供一種新的治療癌癥而不損害健康組織的方法,以及研究細胞行為的新手段。研究論文發表在本周的《自然》雜志上。

            在這項最新研究中,研究人員使用納米線將直徑約100納米的鉆石晶體注入一個人類胚胎干細胞中,然后用綠色激光照射細胞,使氮雜質發出紅色熒光。當細胞內局部溫度出現變化時,紅色熒光的強度會受到影響。通過測量熒光的強度,便可以計算出相應的納米鉆石的溫度。由于鉆石具有良好的導熱性,就可以像溫度計一樣顯示出其所處細胞內部環境的即時溫度。

            研究人員同時還將金納米粒子注入細胞內,然后用激光來加熱細胞的不同部位,加熱點的選擇和溫度升高多少都可由納米鉆石“溫度計”來精確控制。“現在我們有了一個可以在細胞水平上控制溫度的工具,讓我們能夠研究生物系統對溫度變化的反應。”參與該研究的哈佛大學物理學家彼得·毛瑞爾說。

            他指出,基礎生物學涉及到的很多生物過程,從基因表達到細胞新陳代謝,都會受到溫度的強烈影響,納米鉆石“溫度計”將是一個有用的工具。例如,通過控制線蟲的局部溫度,生物學家可以了解簡單有機體的發育。“你可以加熱單個細胞,研究其周圍的細胞是否會減慢或者加快它們的繁殖率。”毛瑞爾說。

            目前也有一些其他測量細胞溫度的方法,比如利用熒光蛋白或碳納米管,但這些測量手段在敏感性和準確度方面都有欠缺,因為其中的一些成分會和細胞內的物質發生反應。毛瑞爾說,他們的納米鉆石“溫度計”的敏感度至少提高了10倍,能夠檢測出細微到0.05開的溫度波動。而且其還有改進的余地,因為在活細胞外部,該“溫度計”的敏感度已經達到0.0018開的溫度波動。記者陳丹

            總編輯圈點

            這樣的“溫度計”應該造價不菲,好在鉆石是納米級的。而其能夠檢測出細微到0.05開的溫度波動,讓其他測量細胞溫度的方法難以望其項背,我們有理由相信,這項技術不僅僅只應用于醫學領域。目前晶體管已經達到極小量度,在20或30納米級別,離原子級別已經不遠。然后,最重要的事情就是要理解熱量散播和設備電子結構之間的關系,只有掌握這方面的知識,才能真正操控原子級設備,而納米鉆石“溫度計”或許能派上大用場。

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