據(jù)權(quán)威媒體報道，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員降雨強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與北京大學(xué)合作,發(fā)明了可以給細(xì)胞量“體溫”的納米溫度計(jì)。這種溫度計(jì)大小只相當(dāng)于頭發(fā)絲的二千五百分之一,可以輕松進(jìn)入單個細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)溫度變化的準(zhǔn)確、靈敏探測。
       降雨強(qiáng)等發(fā)明的這種納米溫度計(jì)由硫硒化鎘ＣｄＳｅＳ量子點(diǎn)納米發(fā)光材料和高分子材料構(gòu)成,大小只有30納米,相當(dāng)于頭發(fā)絲的二千五百分之一。
       這種納米溫度計(jì)在腫瘤的診療、單細(xì)胞藥物篩選、腦科學(xué)和電子微加工等諸多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。研究人員已使用該類新型納米溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)了對單個、活的腫瘤細(xì)胞內(nèi)溫度變化的準(zhǔn)確、靈敏探測,還在單細(xì)胞水平觀察到了細(xì)胞對環(huán)境溫度改變的適應(yīng)性產(chǎn)熱現(xiàn)象。
       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(shí)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(jì)——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(diǎn)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?；赑-QD的納米溫度計(jì)，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(jì)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?xiàng)l件 ~100 mM)時，納米溫度計(jì)的發(fā)光強(qiáng)度變化僅有2%。此外，該類納米溫度計(jì)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(jì)，實(shí)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(xiàng)目的支持。