日前，來自大阪大學(xué)、昆士蘭大學(xué)和新加坡國立大學(xué)工程學(xué)院的國際研究小組創(chuàng)造了納米金剛石傳感器，既可以作為熱源，也可以作為溫度計(jì)，并利用它們來測量活細(xì)胞內(nèi)的熱導(dǎo)率，這可能成為新的診斷和癌癥治療手段。該項(xiàng)成果發(fā)表在1月15日的Science Advances期刊。

DOI: 10.1126/sciadv.abd7888

（a）納米金剛石量子傳感器結(jié)構(gòu)與熱原聚合物涂層，以及它如何作為一個混合納米加熱器/溫度計(jì)運(yùn)作示意圖。

（b） 混合傳感器的電子顯微鏡圖像。（c） 納米熱導(dǎo)率混合傳感器的工作原理。

（圖片來源：大阪大學(xué)）

正如論文所述，盡管細(xì)胞是所有生物體的基本單位，但一些物理性質(zhì)仍然難以在體內(nèi)研究。例如，一個細(xì)胞的熱導(dǎo)率，以及在一邊熱而另一邊冷的情況下熱量流過物體的速率，仍然是個謎。我們知識上的這一差距對于開發(fā)靶向癌細(xì)胞的熱療法等應(yīng)用以及回答有關(guān)細(xì)胞運(yùn)作的基本問題都是重要的。

在熱導(dǎo)率高的介質(zhì)中，金剛石傳感器的溫升是適中的，因?yàn)闊崛菀讛U(kuò)散出去。相反，在低導(dǎo)熱介質(zhì)中，溫升明顯較大。雜交細(xì)胞的熱導(dǎo)率可以通過測量細(xì)胞內(nèi)的溫度變化來確定。研究小組使用涂有熱釋放聚合物的微小納米金剛石來探測細(xì)胞的熱特性。當(dāng)用激光照射時，當(dāng)激光照射時，它既能發(fā)出熒光，也能發(fā)出熱量。這些傳感器同時起到加熱器和溫度計(jì)的作用，可以計(jì)算電池內(nèi)部的熱導(dǎo)率。這項(xiàng)工作可能會導(dǎo)致一套新的熱療法來殺死細(xì)菌或癌細(xì)胞，該技術(shù)可以測定活細(xì)胞內(nèi)部的熱導(dǎo)率，空間分辨率約為200納米。

關(guān)于這項(xiàng)發(fā)明，高級研究人員Taras Plakhotnik說：“我們發(fā)現(xiàn)，由混合納米傳感器測量的細(xì)胞中的熱擴(kuò)散速度比純水慢數(shù)倍，這一令人著迷的結(jié)果仍有待于全面的理論解釋，并取決于位置。”資深研究人員Madoka Suzuki說：“除了改善癌癥的熱療法外，我們認(rèn)為這項(xiàng)研究的潛在應(yīng)用將有助于更好地了解代謝紊亂，如肥胖?！?。該工具也可用于基礎(chǔ)細(xì)胞研究，例如實(shí)時監(jiān)測生化反應(yīng)。

編譯 YUXI