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治疗癌症,甚至肥胖:科学家开发纳米金刚石在生物医学领域最新功用
2021年01月20日 发布 分类:技术前沿 点击量:279
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日前,来自大阪大学、昆士兰大学和新加坡国立大学工程学院的国际研究小组创造了纳米金刚石传感器,既可以作为热源,也可以作为温度计,并利用它们来测量活细胞内的热导率,这可能成为新的诊断和癌症治疗手段。该项成果发表在1月15日的Science Advances期刊。

DOI: 10.1126/sciadv.abd7888

金刚石

a)纳米金刚石量子传感器结构与热原聚合物涂层,以及它如何作为一个混合纳米加热器/温度计运作示意图。

b) 混合传感器的电子显微镜图像。(c) 纳米热导率混合传感器的工作原理。

(图片来源:大阪大学)

正如论文所述,尽管细胞是所有生物体的基本单位,但一些物理性质仍然难以在体内研究。例如,一个细胞的热导率,以及在一边热而另一边冷的情况下热量流过物体的速率,仍然是个谜。我们知识上的这一差距对于开发靶向癌细胞的热疗法等应用以及回答有关细胞运作的基本问题都是重要的。

在热导率高的介质中,金刚石传感器的温升是适中的,因为热容易扩散出去。相反,在低导热介质中,温升明显较大。杂交细胞的热导率可以通过测量细胞内的温度变化来确定。研究小组使用涂有热释放聚合物的微小纳米金刚石来探测细胞的热特性。当用激光照射时,当激光照射时,它既能发出荧光,也能发出热量。这些传感器同时起到加热器和温度计的作用,可以计算电池内部的热导率。这项工作可能会导致一套新的热疗法来杀死细菌或癌细胞,该技术可以测定活细胞内部的热导率,空间分辨率约为200纳米。

关于这项发明,高级研究人员Taras Plakhotnik说:“我们发现,由混合纳米传感器测量的细胞中的热扩散速度比纯水慢数倍,这一令人着迷的结果仍有待于全面的理论解释,并取决于位置。”资深研究人员Madoka Suzuki说:“除了改善癌症的热疗法外,我们认为这项研究的潜在应用将有助于更好地了解代谢紊乱,如肥胖。”。该工具也可用于基础细胞研究,例如实时监测生化反应。

编译 YUXI


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