據權威媒體報道，中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員降雨強領導的團隊與北京大學合作,發明了可以給細胞量“體溫”的納米溫度計。這種溫度計大小只相當于頭發絲的二千五百分之一,可以輕松進入單個細胞,實現對細胞內溫度變化的準確、靈敏探測。
降雨強等發明的這種納米溫度計由硫硒化鎘ＣｄＳｅＳ量子點納米發光材料和高分子材料構成,大小只有30納米,相當于頭發絲的二千五百分之一。
這種納米溫度計在腫瘤的診療、單細胞藥物篩選、腦科學和電子微加工等諸多領域具有潛在的應用價值。研究人員已使用該類新型納米溫度計實現了對單個、活的腫瘤細胞內溫度變化的準確、靈敏探測,還在單細胞水平觀察到了細胞對環境溫度改變的適應性產熱現象。
作為一個基本物理參量，溫度與細胞的酶促反應、信號傳導等代謝活動密切相關。準確探測細胞內的溫度變化，不僅有助于深化對細胞代謝活動規律的認識，而且也具有潛在的臨床上應用價值。細胞尺度一般在微米量級，傳統的手段難以實現對細胞內溫度的探測。目前，細胞內溫度探測往往借助于納米溫度計——溫敏型納米發光探針。然而，在進行細胞內溫度探測時，現有納米發光探針的發光性質除受溫度影響外，往往還受細胞內復雜的生化環境(如：pH、離子強度等)影響。而細胞內的pH、離子強度等生化環境在時間、空間上是高度動態的，嚴重影響了細胞內溫度探測的準確性和可靠性。
在前期成功構建高效量子點雙光子發光探針(P-QD)基礎上(Sci. Rep. 5, 9908； DOI：10.1038/srep09908)，中國科學院遺傳與發育生物學研究所降雨強課題組與北京大學教授沙印林課題組繼續深入合作。研究發現，在近生理溫度 (20-45 oC) 范圍內，P-QD的發光強度隨溫度升高成線性下降，并且這種變化規律不受pH、離子強度的影響。基于P-QD的納米溫度計，檢測靈敏度高達0.43 oC;在pH 值4到11范圍內，納米溫度計的發光強度變化小于2%;當溶液的離子強度為500 mM(遠高于生理條件 ~100 mM)時，納米溫度計的發光強度變化僅有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納米探針的發光強度變化小于5%。上述這些性質，結合其優異的生物相容性，使得P-QD可以作為一種理想的細胞溫度探針。基于該類新型納米溫度計，實現了單個、活的腫瘤細胞內溫度變化準確、靈敏探測。
該研究成果已于10月8日在線發表在Scientific Reports上(Sci. Rep. 5, 14879; doi:10.1038/srep14879)。文章通訊作者為中科院遺傳發育所研究員降雨強、助理研究員韓榮成及北京大學教授沙印林。上述研究工作得到了中國科學院、國家自然科學基金委等項目的支持。
