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Sci.Rep:中科院遗传发育所降雨强课题组与北京大学沙印林课题组发表新型纳米温度计及单细胞温度探测研究进展

摘要 : 2015年10月8日,Nature出版集团旗下子刊《Scientific Reports 》期刊上在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所降雨强课题组与北京大学沙印林教授课题组合作发表的关于新型纳米温度计及单细胞温度探测的研究文章。

 2015年10月8日,Nature出版集团旗下子刊《Scientific Reports 》期刊上在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所降雨强课题组与北京大学沙印林教授课题组合作发表的关于新型纳米温度计及单细胞温度探测的研究文章。文章通讯作者为中科院遗传发育所降雨强研究员、韩荣成助理研究员及北京大学沙印林教授。

作为一个基本物理参量,温度与细胞的酶促反应、信号传导等代谢活动密切相关。准确探测细胞内的温度变化,不仅有助于深化对细胞代谢活动规律的认识,而且也具有潜在的临床上应用价值。细胞尺度一般在微米量级,传统的手段难以实现对细胞内温度的探测。目前,细胞内温度探测往往借助于纳米温度计——温敏型纳米发光探针。然而,在进行细胞内温度探测时,现有纳米发光探针的发光性质除受温度影响外,往往还受细胞内复杂的生化环境(如:pH、离子强度等)影响。而细胞内的pH、离子强度等生化环境在时间、空间上是高度动态的,严重影响了细胞内温度探测的准确性和可靠性。

在前期成功构建高效量子点双光子发光探针(P-QD)基础上(Sci. Rep. 5, 9908; DOI:10.1038/srep09908),降雨强课题组与北京大学沙印林教授课题组继续深入合作。研究发现,在近生理温度 (20-45 oC) 范围内,P-QD的发光强度随温度升高成线性下降,并且这种变化规律不受pH、离子强度的影响。基于P-QD的纳米温度计,检测灵敏度高达0.43 oC;在pH 值4到11范围内,纳米温度计的发光强度变化小于2%;当溶液的离子强度为500 mM(远高于生理条件 ~100 mM)时,纳米温度计的发光强度变化仅有2%。此外,该类纳米温度计还具有很好的可逆性,温度在25 oC和37 oC之间交替变化100次,P-QD纳米探针的发光强度变化小于5%。上述这些性质,结合其优异的生物相容性,使得P-QD可以作为一种理想的细胞温度探针。基于该类新型纳米温度计,实现了单个、活的肿瘤细胞内温度变化准确、灵敏探测。

图1. a) 不同pH环境下,P-QD纳米探针的实物图(365nm照射下)及相对发光亮度对比;b) 不同离子强度下,P-QD纳米探针的实物图(365nm照射下)及相对发光亮度对比;c) 在25℃与37℃交替变化情况下,P-QD纳米探针的发光强度对比;d) 在细胞裂解液中,P-QD探测温度与热电偶温度计探测温度具有很好的一致性。

原文链接:

Intracellular Temperature Sensing: An Ultra-bright Luminescent Nanothermometer with Non-sensitivity to pH and Ionic Strength

原文摘要:

Luminescence thermometry usually suffer from cellular complexity of the biochemical environment (such as pH and ionic strength), and thus the accuracy and reliability of the determined intracellular temperature are directly affected. Herein, a photoluminescent nanothermometer composed of polymer encapsulated quantum dots (P-QD) has been developed. And the prepared nanothermometer exhibits some advantages: such as non-sensitivity to pH and ionic strength, as well as high detection sensitivity and ultrahigh reversibility. The intracellular temperature was accurately determined under physiological conditions with different pH and ionic strength, and direct measurement of thermogenesis in individual cells has been achieved.

来源: Scientific Reports 浏览次数:0

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