纳米金刚石传感器既可以用作热源，也可以用作温度计

（a） 涂有气相聚合物的纳米金刚石量子传感器的结构图示，以及它如何作为混合纳米加热器/温度计工作。（b） 混合传感器的电子显微镜图像。（c） 用于测量纳米热导率的混合传感器的工作原理。在具有高导热性的介质中，金刚石传感器的温度升高适中，因为热量很容易扩散出去。相反，在低导热介质中，温升明显更大。细胞内热导率可以通过测量细胞中混合传感器的温度变化来确定。学分：大阪大学

来自大阪大学，昆士兰大学和新加坡国立大学工程学院的一组科学家使用涂有放热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，传感器既充当加热器又充当温度计，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基于热的治疗方法来杀死细菌或癌细胞。

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，细胞的导热率，以及如果一侧是热的而另一侧是冷的，热量可以流过物体的速率仍然是神秘的。我们知识上的这种差距对于开发针对癌细胞的热疗法等应用以及回答有关细胞操作的基本问题非常重要。

现在，该团队开发了一种技术，可以确定活细胞内部的热导率，空间分辨率约为200纳米。他们创造了涂有聚合物聚多巴胺的微小钻石，当被激光照射时，它会发出荧光和热量。实验表明，这种颗粒是无毒的，可用于活细胞。当在液体或细胞内部时，热量会提高纳米金刚石的温度。在具有高导热性的介质中，纳米金刚石不会变得很热，因为热量会迅速逸出，但在低导热性的环境中，纳米金刚石变得更热。至关重要的是，发射光的特性取决于温度，因此研究小组可以计算从传感器到周围环境的热流速率。

（a） 在空气、水、油和电池内部使用混合传感器观察到的温度升高。这些结果与导热系数较小的溶剂中温度升高的观点一致。空气、水和油的热导率的文献值分别为 0.026、0.61 和 0.135 W/m* K。（b） 内部装有混合传感器的HeLa细胞的明场显微图像。学分：大阪大学
具有良好的空间分辨率，可以在细胞内的不同位置进行测量。“我们发现，通过混合纳米传感器测量的细胞中的热扩散速率比纯水慢几倍，这是一个迷人的结果，仍在等待完全的理论解释，并且取决于位置，”作者Taras Plakhotnik说。

“除了改善基于热的癌症治疗外，我们认为这项工作的潜在应用将导致更好地了解代谢紊乱，如肥胖，”作者Madoka Suzuki说。该工具也可用于基础细胞研究，例如实时监测生化反应。

文章“使用加热器温度计混合金刚石纳米传感器原位测量细胞内热导率”发表在《科学进展》上。

若本文收录的图片文字侵犯了您的权益，请邮件联系我们，我们将在24小时内予以删除。