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新型納米溫度計及單細(xì)胞溫度探測研究取得進(jìn)展

作者： 2015年10月13日來源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：

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　　作為一個基本物理參量，溫度與細(xì)胞的酶促反應(yīng)、信號傳導(dǎo)等代謝活動密切相關(guān)。準(zhǔn)確探測細(xì)胞內(nèi)的溫度變化，不僅有助于深化對細(xì)胞代謝活動規(guī)律的認(rèn)識，而且也具有潛在的臨床上應(yīng)用價值。細(xì)胞尺度一般在微米量級，傳統(tǒng)的手段難以實現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)溫度的探測。目前，細(xì)胞內(nèi)溫度探測往往借助于納米溫度計——溫敏型納米發(fā)光探針。然而，在進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)溫度探測時，現(xiàn)有納米發(fā)光探針的發(fā)光性質(zhì)除受溫度影響外，往往還受細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的生化環(huán)境（如：pH、離子強(qiáng)度等）影響。而細(xì)胞內(nèi)的pH、離子強(qiáng)度等生化環(huán)境在時間、空間上是高度動態(tài)的，嚴(yán)重影響了細(xì)胞內(nèi)溫度探測的準(zhǔn)確性和可靠性。

　　在前期成功構(gòu)建高效量子點雙光子發(fā)光探針（P-QD）基礎(chǔ)上（Sci. Rep. 5, 9908; DOI:10.1038/srep09908），中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所降雨強(qiáng)課題組與北京大學(xué)教授沙印林課題組繼續(xù)深入合作。研究發(fā)現(xiàn)，在近生理溫度 (20-45 ^oC) 范圍內(nèi)，P-QD的發(fā)光強(qiáng)度隨溫度升高成線性下降，并且這種變化規(guī)律不受pH、離子強(qiáng)度的影響。基于P-QD的納米溫度計，檢測靈敏度高達(dá)0.43^oC；在pH 值4到11范圍內(nèi)，納米溫度計的發(fā)光強(qiáng)度變化小于2%；當(dāng)溶液的離子強(qiáng)度為500 mM（遠(yuǎn)高于生理條件 ~100 mM）時，納米溫度計的發(fā)光強(qiáng)度變化僅有2%。此外，該類納米溫度計還具有很好的可逆性，溫度在25^oC和37^oC之間交替變化100次，P-QD納米探針的發(fā)光強(qiáng)度變化小于5%。上述這些性質(zhì)，結(jié)合其優(yōu)異的生物相容性，使得P-QD可以作為一種理想的細(xì)胞溫度探針。基于該類新型納米溫度計，實現(xiàn)了單個、活的腫瘤細(xì)胞內(nèi)溫度變化準(zhǔn)確、靈敏探測。

　　該研究成果已于10月8日在線發(fā)表在Scientific Reports上（Sci. Rep. 5, 14879; doi:10.1038/srep14879）。文章通訊作者為中科院遺傳發(fā)育所研究員降雨強(qiáng)、助理研究員韓榮成及北京大學(xué)教授沙印林。上述研究工作得到了中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委等項目的支持。

　　圖示：a) 不同pH環(huán)境下，P-QD納米探針的實物圖（365nm照射下）及相對發(fā)光亮度對比；b) 不同離子強(qiáng)度下，P-QD納米探針的實物圖（365nm照射下）及相對發(fā)光亮度對比；c) 在25℃與37℃交替變化情況下，P-QD納米探針的發(fā)光強(qiáng)度對比；d) 在細(xì)胞裂解液中，P-QD探測溫度與熱電偶溫度計探測溫度具有很好的一致性。

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