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纳米金刚石传感器既可以充当热源,又可以充当温度计
来源:赛斯维传感器网 发表于 2021/1/21

来自大阪大学,昆士兰大学和新加坡国立大学工程学院的科学家团队使用涂有散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,从而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杀死细菌或癌细胞的治疗方法。


即使细胞是所有活生物体的基本单位,某些物理性质仍然难以在体内研究。例如,一个单元的热导率,以及如果一侧是热的而另一侧是冷的,热量可以流过一个物体的速率,仍然是未知的。我们的知识差距对于诸如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至关重要。


现在,该小组已开发出一种技术,可以判断里面生活的导热性细胞与空间分辨率约200 nm 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,它们既发出荧光又发出热量。实验表明,这种颗粒无毒,可用于活细胞。当进入液体或细胞时,热量会升高纳米金刚石的温度。在具有高导热率的介质中,纳米金刚石不会很快变热,因为热量迅速散失,但是在低导热率的环境中,纳米金刚石变得更热。至关重要的是,发出的光的属性取决于温度,因此研究团队可以计算从传感器到周围环境的热流率。

(a)在空气,水,油和室内的混合传感器中观察到温度升高。这些结果与热导率较小的溶剂中温度升高的想法一致。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。


具有良好的空间分辨率可以在单元内部的不同位置进行测量。“我们发现,用混合纳米传感器测量的细胞中的热扩散速率要比纯水中慢几倍,这是一个令人着迷的结果,仍然需要全面的理论解释,并取决于位置。”资深作者塔拉斯(taras)普拉霍特尼克说。


高级作者madoka suzuki说:“除了改进以热为基础的癌症治疗方法,我们认为这项工作的潜在应用将使人们更好地理解肥胖等代谢性疾病。” 该工具还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”在《科学进展》上发表。


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