納米鉆石可用于量子計算機中處理量子信息。近日，哈佛大學的研究人員利用納米鉆石的量子效應，將其變?yōu)椤皽囟扔嫛保瑴y量出了人類胚胎干細胞內(nèi)部的溫度變化，精確度是現(xiàn)有技術的10倍。通過加入金納米粒子，研究人員還能夠利用激光對細胞的特定部分加熱甚至殺死細胞，這有望提供一種新的治療癌癥而不損害健康組織的方法，以及研究細胞行為的新手段。研究論文發(fā)表在本周的《自然》雜志上。
在這項最新研究中，研究人員使用納米線將直徑約100納米的鉆石晶體注入一個人類胚胎干細胞中，然后用綠色激光照射細胞，使氮雜質(zhì)發(fā)出紅色熒光。當細胞內(nèi)局部溫度出現(xiàn)變化時，紅色熒光的強度會受到影響。通過測量熒光的強度，便可以計算出相應的納米鉆石的溫度。由于鉆石具有良好的導熱性，就可以像溫度計一樣顯示出其所處細胞內(nèi)部環(huán)境的即時溫度。
研究人員同時還將金納米粒子注入細胞內(nèi)，然后用激光來加熱細胞的不同部位，加熱點的選擇和溫度升高多少都可由納米鉆石“溫度計”來精確控制。“現(xiàn)在我們有了一個可以在細胞水平上控制溫度的工具，讓我們能夠研究生物系統(tǒng)對溫度變化的反應?！眳⑴c該研究的哈佛大學物理學家彼得·毛瑞爾說。
他指出，基礎生物學涉及到的很多生物過程，從基因表達到細胞新陳代謝，都會受到溫度的強烈影響，納米鉆石“溫度計”將是一個有用的工具。例如，通過控制線蟲的局部溫度，生物學家可以了解簡單有機體的發(fā)育?！澳憧梢约訜釂蝹€細胞，研究其周圍的細胞是否會減慢或者加快它們的繁殖率。”毛瑞爾說。
目前也有一些其他測量細胞溫度的方法，比如利用熒光蛋白或碳納米管，但這些測量手段在敏感性和準確度方面都有欠缺，因為其中的一些成分會和細胞內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生反應。毛瑞爾說，他們的納米鉆石“溫度計”的敏感度至少提高了10倍，能夠檢測出細微到0.05開的溫度波動。而且其還有改進的余地，因為在活細胞外部，該“溫度計”的敏感度已經(jīng)達到0.0018開的溫度波動。
