基于金刚石加热-温度计的单活细胞纳米尺度热控
生物物理
2023-01-02 v2
摘要
我们报告了一种对单个活细胞及其区室进行可控热刺激的新方法。该技术基于使用含有硅空位(SiV)色心的单个多晶金刚石颗粒。由于在其晶界处存在非晶碳,此类颗粒是高效的光吸收体,并在激光照射下成为局部热源。此外,该局部加热器的温度通过 SiV 中心零声子线的光谱位移进行追踪 [2]。因此,金刚石颗粒同时充当加热器和温度计。在当前工作中,我们展示了这种金刚石加热-温度计(DHT)局部改变温度的能力,温度是众多在纳米尺度对生物体起决定性作用参数中的一个。特别地,我们表明,在 22 C 环境温度基础上,对分离自小鼠海马体的单个 HeLa 细胞和神经元附近进行相对 11-12 C 的局部加热,会导致游离钙离子浓度的细胞内分布发生变化。对于单个 HeLa 细胞,观察到 Fluo-4 NW 荧光积分强度长期(约 30 s)增加约三倍,这表明细胞质中游离钙的 [Ca2+]cyt 浓度升高。小鼠海马神经元附近的加热也引起钙激增——Fluo-4 NW 荧光强度增加 30%,持续时间约 0.4 ms。
引用
@article{arxiv.2206.14890,
title = {Nanoscale thermal control of a single living cell enabled by diamond heater-thermometer},
author = {Alexey M. Romshin and Vadim Zeeb and Evgenii Glushkov and Aleksandra Radenovic and Andrey G. Sinogeikin and Igor I. Vlasov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.14890},
year = {2023}
}