量子温度计可深入单细胞内测温
来源：科技日报 细胞内部的世界，远比我们想象的要“热闹”。新陈代谢、信号传导、能量转换……这些生命活动都伴随着热量的变化。如果能精确测量单个细胞，甚至细胞核内的温度，无疑将为生命科学研究打开一扇新窗。最近，日本东京大学和千叶大学的科学家团队，就将这个设想变成了现实。 他们开发出一种新型量子温度计，尺
来源：科技日报
细胞内部的世界，远比我们想象的要“热闹”。新陈代谢、信号传导、能量转换……这些生命活动都伴随着热量的变化。如果能精确测量单个细胞，甚至细胞核内的温度，无疑将为生命科学研究打开一扇新窗。最近，日本东京大学和千叶大学的科学家团队，就将这个设想变成了现实。
他们开发出一种新型量子温度计，尺寸微小到足以深入单个活细胞内部，对细胞核这样的微观区域进行精准测温。这项研究成果已发表在《科学进展》杂志上。
那么，这个微小的“温度探针”是如何制造出来的？关键在于一种名为并五苯的碳氢化合物分子。研究团队先将这种分子嵌入特定晶体中，然后通过物理搅动，将晶体分解成极其微小的颗粒。为了防止这些颗粒重新聚集，并确保它们对细胞友好，科学家们用一层聚合物将其包裹起来。最终得到的传感器直径仅为200或500纳米，比人类红细胞的尺寸还要小。
这种传感器的测温原理，根植于量子世界的奇特现象。其核心是并五苯分子内电子的量子“叠加”态——即电子同时处于多个能量状态。当用绿色激光照射传感器时，它会发出红光。此时，如果再施加特定频率的微波进行刺激，发出的红光亮度便会发生微妙的减弱。
有趣的是，传感器周围环境的温度（包括其自身温度）会直接影响“触发”这种亮度减弱所需的微波频率。研究团队精确地标定了频率与温度之间的对应关系。因此，只需观察在哪个微波频率下红光开始变暗，就能反向推算出传感器所在位置的精确温度。
为了将传感器送入细胞内部，研究团队采用了两种策略：一是将癌细胞浸泡在含有传感器的溶液中，让细胞自行将其“吞”进去；二是更直接地将传感器微注射到细胞核内。随后，他们向细胞内的传感器发射激光和扫描不同频率的微波，通过监测红光的变化，最终成功计算出了细胞内部的温度。
这项技术的意义不言而喻。它使得科学家能够在生命活动最基本的尺度上，实时、原位地监测温度变化，从而更深入地探究新陈代谢、酶促反应乃至疾病发生过程中的能量动态。微观测温，正在成为揭示生命奥秘的一把新钥匙。
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