实时纳米金刚石测温探询体内产热响应
定量方法
2020-09-29 v2 介观与纳米尺度物理
生物物理
量子物理
摘要
活体生物内部的实时温度监测可直接反映其生物活动，如稳态体温调节与能量代谢。然而，尽管亚微米级生物兼容温度计在具有单细胞分辨率的亚组织结构热成像方面具有潜在应用，将其尺寸缩小至亚微米仍具挑战。通过光学信号远程感测温度的发光纳米温度计在此类体内高空间分辨率测温中展现出可观潜力。本文利用基于纳米金刚石（NDs）中光可及电子自旋的量子纳米温度计，展示了秀丽隐杆线虫（C. elegans）蠕虫体内的实时温度监测。我们开发了一套测温系统，能以 ±0.22°C 的精度测量活体成虫内可移动 NDs 的温度。利用该系统，我们基于蠕虫在线粒体解偶联剂化学刺激下的产热响应确定了温度升高。我们的技术实现了活体动物中实时温度信息的亚微米定位及其药物性产热的直接识别。所得结果有助于开发探询活体内亚细胞温度变化的方法，并可能依据能量消耗对其生物活动进行量化。
引用
@article{arxiv.2001.02844,
title = {Real-time nanodiamond thermometry probing in-vivo thermogenic responses},
author = {Masazumi Fujiwara and Simo Sun and Alexander Dohms and Yushi Nishimura and Ken Suto and Yuka Takezawa and Keisuke Oshimi and Li Zhao and Nikola Sadzak and Yumi Umehara and Yoshio Teki and Naoki Komatsu and Oliver Benson and Yutaka Shikano and Eriko Kage-Nakadai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02844},
year = {2020}
}
备注
9 + 10 pages, 4 + 11 figures, our submission is jointly with the paper arXiv:2001.02664