微小的金粒子可以很好地传导热,是一种很有前景的工具,可用于进行局部加热,例如,就可以在一个活细胞中进行。在新的实验中,德国玻尔研究所(Niels Bohr Institute)的研究人员测量了纳米尺寸的金粒子的温度,精度极高,他们也检验了这些粒子有多大的能力融化脂质膜,就是围绕细胞的脂质膜,这就可以铺出一条路,来溶解生病的细胞。研究结果已发表在受人敬重的杂志《纳米快报》(Nano Letters)上。
金纳米粒子与光有很强的相互作用,这关系到它们的大小,而正是它们的物理尺寸赋予它们不同的颜色。它们的颜色是源自不同的强度,就是金粒子以不同的强度散射和吸收不同波长的光。因此,当光加热金粒子时,颜色就对温度有意义。
该研究是在玻尔研究所光学镊子组(Optical Tweezers Group)进行的。光学镊子是精密仪器,它使用极端聚焦的激光,可以捕获并控制金粒子,而且是在纳米尺度上进行。一纳米是千分之一毫米,因此非常小。金粒子是60至200纳米大小。
“这些粒子加热可以使用红外光,光源就是光学镊子,而且把光调亮调暗,你就可以控制加热,”生物物理学博士生安德斯·凯尔斯汀(Anders Kyrsting)解释说,他进行了这项研究,参与的同事来自光学镊子组。
但究竟会有多热呢,就是说这些极其微小的金粒子会变得多热?重要的是要知道精确的温度,以便完全控制其状态。这些粒子太小,无法直接测量,所以,你反而可以间接测量它们的效果。
安德斯?凯尔斯汀移动炽热的金粒子,使它们越来越靠近人工细胞膜,这种细胞膜的成分是脂质。相当接近时,脂质就融化,如果你确切地知道什么时候有某些特定的脂类融化,你就可以由此计算出黄金粒子的温度。事实上,这些金粒子能够达到几百度温度,所需光照强度少于1瓦。
温和而有效
有一粒炽热粒子意味着你有一个工具可以用,这是一个小小的热源,而且得到明确界定。通过融化细胞膜的脂质,细胞会被溶解,被消灭。但是,只是这个细胞。
“热量减少如此迅速,离开脂质表面只有金粒子半径远,热度就只有一半温度,就是对比表面温度而言。也就是说,离开这种粒子的距离有一个典型的细胞长度,热量就会减少这么多,这样就变得无害了,”安德斯·凯尔斯汀解释说。
“这项技术也可以用来作为一种工具,用以在几微秒内转变温度。因为一个被加热的金纳米粒子的表面温度会降低几百度,是每微米降低这么多,这样,举例而言,就可能有两种独立状态,一种液态和一种更加固态的形式,都是在人工细胞系统中,这些系统包含小的脂质囊泡(vesicles)。这里的边界表面就在两种状态之间,很明确,这是很有用的,有助于研究细胞膜,”安德斯·凯尔斯汀解释说。
金纳米粒子制造精准热源
评论
7 views