很早之前科學(xué)家們就知道溫度是重要的生命體征，標(biāo)志著你是健康的還是生病了。17世紀(jì)，意大利生理家為了檢測患者溫度，發(fā)明了口腔溫度計，時間過去了400年，科學(xué)家們又給自己制定一個新的更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)——檢測單個細(xì)胞的溫度。
溫度是身體調(diào)控一種基本的物理參數(shù)，專家發(fā)明了一種基于金剛石的胞內(nèi)溫度傳感器，它決定活體系統(tǒng)中各種進程的速度。
然而雖然溫度很重要，但科學(xué)家們對細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的溫度如何變化知之甚少，要想準(zhǔn)確檢測細(xì)胞內(nèi)的溫度，那可不容易，因為如果要保持細(xì)胞的活性，你無法在那里放置一個大的溫度計。
不過近五年里，研究人員利用納米技術(shù)創(chuàng)造了能揭示細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)溫度差異的微型溫度計。
體內(nèi)細(xì)胞溫差雖然也只有幾度，但是研究人員現(xiàn)在懷疑這種微小差異能改變細(xì)胞的化學(xué)特性和功能，或者幫助醫(yī)生關(guān)閉腫瘤的生長。那么到底如何能了解細(xì)胞內(nèi)的溫度呢？
研究目的：溫度會影響細(xì)胞中從基因表達到蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的多個進程，研究人員希望能找到測量細(xì)胞不同部位之間溫度的細(xì)微變化，從而揭示體內(nèi)熱量如何產(chǎn)生的，以及溫度局部變化對細(xì)胞化學(xué)的影響。
研究方法：他們采用的傳感器含有熒光染料、量子點或其他發(fā)光材質(zhì)，用于標(biāo)識溫度的變化。在過去幾年間，這一研究組一直致力于這方面的研究，他們構(gòu)建了可以進入細(xì)胞的熒光溫度計。這樣通過顯微鏡，研究人員就可以檢測溫度計的發(fā)光，從而了解細(xì)胞內(nèi)的溫度。
2009年，研究人員研制了一種能夠植入細(xì)胞質(zhì)的納米凝膠材料，這種材料可隨溫度變化產(chǎn)生相應(yīng)的熒光反應(yīng)。納米凝膠在溫度升高時收縮，即擠出凝膠中的水。通過降低水的淬滅效應(yīng)使化學(xué)基團發(fā)出熒光，反應(yīng)時間為5毫秒、測量精度為0.5℃。這比以前的技術(shù)提高了10倍，而且絲毫不受pH值和離子強度的影響。
之后研究人員開始嘗試?yán)L制單個細(xì)胞的溫度分布圖（2012年）。他們采用的是一種帶有聚丙烯酰胺鏈的熒光分子，通過淬火或激活熒光進行檢測。研究人員由此發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核內(nèi)的溫度要比細(xì)胞質(zhì)中的高，而且猴腎細(xì)胞線粒體會釋放大量熱量(這些研究結(jié)果頗有爭議)。
研究人員還出版公布了其它熒光傳感器設(shè)計，比如zui近他們研發(fā)了一種更快的熒光高分子溫度計，這種溫度計尋找溫度敏感熒光基團相對于不敏感基團的熒光變化率（Analyst, 140:4498-506, 2015），利用這種方法，他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核要比細(xì)胞質(zhì)溫度高1度。
