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纳米温度计

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激光与光电子学进展 2005年第1期42卷 57-57页

作者：罗山

纳米温度计由充镓金属的磁性氧化物纳米管构成，可以显著地增加微小温度计的测量范围。美国国家材料研究院的Yoshio Bando等去年宣称。制成了一种碳纳米管温度计。但该装置至少有个缺点：碳纳米管在摄氏600～700度时，在空气中会迅速劣化。

关键词：纳米温度计测量范围制成劣化碳纳米管空气材料研究磁性装置金属

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温敏聚合物荧光纳米温度计研究进展

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精细化工 2024年

作者：葛淑凡白亚媗张妍杨萌张荣月王敏乔娟北京石油化工学院新材料与化工学院

活细胞中存在大量的生化反应，细胞利用这些反应中产生和释放的自由能进行各种活动，在将细胞内多余的能量以热能的形式排出体外的过程中，细胞自身温度升高，从而诱导基因表达、肿瘤代谢等。用理想的荧光探针实现纳米尺度上对细胞内温... 详细信息

活细胞中存在大量的生化反应，细胞利用这些反应中产生和释放的自由能进行各种活动，在将细胞内多余的能量以热能的形式排出体外的过程中，细胞自身温度升高，从而诱导基因表达、肿瘤代谢等。用理想的荧光探针实现纳米尺度上对细胞内温度进行灵敏测量，这在生物化学及分析领域是一个巨大的挑战。利用聚合物可调节的临界相变温度范围和良好的生物相容性优势，温敏聚合物荧光纳米温度计能够在细胞水平以高时空分辨率准确地测定温度，已引起人们的广泛关注。该文从温敏聚合物和荧光染料两方面总结了温敏聚合物荧光纳米温度计的设计和制备策略；综述了近年来温敏聚合物荧光纳米温度计在细胞中温度测定及荧光成像的应用；从开发温敏聚合物单体和荧光染料、探究分子连接和改性方法、设计灵敏度更高、尺寸更小的聚合物纳米温度计、构建新型比率型纳米温度计等方向，展望了适用于细胞内温度传感成像的温敏聚合物荧光纳米温度计的未来发展。

关键词：温敏聚合物荧光纳米温度计细胞温度成像

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基于纳米晶晶格热胀冷缩的高灵敏度荧光纳米温度计

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高等学校化学学报 2014年第2期35卷 205-214页

作者：周鼎徐晓薇刘敏张皓孙宏晨吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室长春130012 吉林大学口腔医学院病理科长春130021

有效测量纳微米尺度范围温度及物体表面温度梯度分布需要研发各种类型的纳米尺度温度计来实现.半导体纳米晶由于具有尺寸效应引起光致发光(荧光)效应,其具有的热胀冷缩的性质会使得温度变化引起纳米晶晶格收缩或膨胀,从而引起荧光光谱... 详细信息

有效测量纳微米尺度范围温度及物体表面温度梯度分布需要研发各种类型的纳米尺度温度计来实现.半导体纳米晶由于具有尺寸效应引起光致发光(荧光)效应,其具有的热胀冷缩的性质会使得温度变化引起纳米晶晶格收缩或膨胀,从而引起荧光光谱的变化,进而为设计制备高灵敏度温度计奠定基础.结合前期相关工作,本文总结了基于纳米晶的各种荧光纳米温度计,阐述不同类型纳米温度计的特性,为这一前沿领域研究提供启发.

关键词：荧光纳米晶纳米温度计晶格膨胀表面修饰

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肿瘤细胞微环境SERS纳米温度计构建及其性能研究

肿瘤细胞微环境SERS纳米温度计构建及其性能研究

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作者：李放南京邮电大学

学位级别：硕士

细胞内温度的检测及干预,能够提供细胞内不同区域及细胞器的温度及其分布信息,可以帮助了解温度对于肿瘤生理活动的影响,以及分析基于温度的肿瘤细胞治疗机制及效果。因此,实现对于肿瘤细胞温度的灵敏、高分辨传感检测及调控具有重要意... 详细信息

细胞内温度的检测及干预,能够提供细胞内不同区域及细胞器的温度及其分布信息,可以帮助了解温度对于肿瘤生理活动的影响,以及分析基于温度的肿瘤细胞治疗机制及效果。因此,实现对于肿瘤细胞温度的灵敏、高分辨传感检测及调控具有重要意义。针对这一重大需求,本论文研究了基于复合磁性金纳米颗粒,经表面修饰温敏聚合物后进一步吸附拉曼分子标记的金纳米颗粒,构建得到了具有温敏响应的SERS纳米温度计。通过形貌、成分、光学、热学、磁学等特性的表征,证实了纳米材料的可控制备、表面修饰的成功进行,获得了纳米温度计的性能,并初步验证了其细胞应用的潜在价值。具体的章目及内容如下:第一章简要介绍了肿瘤细胞微环境及微环境温度的特点,综述了检测肿瘤细胞温度的重要性及目前纳米温度计的研究进展,详细介绍了复合磁性金纳米颗粒和温敏材料的优势及应用,以及SERS技术的检测优势及其在生物检测传感检测中的应用,提出了本文开展的基于复合磁性金纳颗粒构建SERS纳米温度计的研究内容及意义。第二章可控制备了复合磁性金纳米颗粒(GMNPs)。首先以FeO为核,利用TEOS水解对磁性纳米颗粒进行了二氧化硅壳层的包裹,接着先在颗粒外层利用静电作用力吸附了一层金种子,然后用种子生长法在最外层包裹了一层金壳,研究并合成了尺寸合适,磁性响应性能和SERS增强性能俱佳,具备光热效应的复合磁性金纳米颗粒。第三章基于复合磁性金纳米颗粒构建了具有温敏特性的SERS纳米温度计。首先,对GMNPs表面进行修饰引入反应位点,然后借助反应位点在颗粒表面原位的聚合形成一层温敏聚合物层,接着将标记有拉曼分子的金纳米颗粒通过静电作用组装到包裹了聚合物的纳米颗粒上,通过过程表征证实构建得到了具备温敏响应特性、光热和磁响应性能的SERS纳米温度计,并开展了细胞内SERS纳米温度计初步的应用研究。

关键词：复合磁性金纳米颗粒 SERS 纳米温度计肿瘤细胞

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比率荧光型纳米温度计的构建及其在肿瘤细胞磁热疗中的应用

比率荧光型纳米温度计的构建及其在肿瘤细胞磁热疗中的应用

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作者：孙元泰西北大学

学位级别：硕士

温度作为生命体最基本的参数,影响着活细胞内的每一个生化反应,酶活性,物质运输,细胞分裂和能量代谢。基于磁性纳米颗粒介导的肿瘤磁热治疗,对癌细胞的主要杀伤方式是利用局部温度升高来破坏癌细胞的生理过程,进一步促进癌细胞的凋亡。... 详细信息

温度作为生命体最基本的参数,影响着活细胞内的每一个生化反应,酶活性,物质运输,细胞分裂和能量代谢。基于磁性纳米颗粒介导的肿瘤磁热治疗,对癌细胞的主要杀伤方式是利用局部温度升高来破坏癌细胞的生理过程,进一步促进癌细胞的凋亡。探究细胞内的温度分布,了解胞内区域温度变化,是分析基于磁热效应治疗肿瘤细胞效果的一项重要生理参数指标。因此,实现对肿瘤细胞内高灵敏度,高分辨率的的温度测量,尤其是对亚细胞器尺度上的测温,是一项十分有意义的研究工作。针对这一需求,本论文研究开发了一种基于聚集诱导发光(AIE)分子,经过表面修饰与荧光量子点结合,构建形成了一种比率荧光型纳米温度计。通过形貌,结构,光学和生物荧光成像等表征手段验证了该纳米温度计的可控制备,且具有在癌细胞内测温的功能。本文章目及具体内容如下:第一章简要介绍了磁热治疗肿瘤细胞的基本方法原理,以及温度这一物理参数在磁热疗中具有的重要意义,综述了目前现有的细胞内测温技术手段以及纳米温度计的最新研究进展。详细介绍了基于聚集诱导发光特性的荧光探针在生物体内应用的现状,以及基于聚集诱导发光特性的温敏材料研究现状。第二章可控的制备了比率荧光型纳米温度计(TBTD@QDs-PEG)。首先将巯基丙酸修饰硒化镉硫化锌荧光量子点(QDs)与2KDa氨基修饰的磷脂聚乙二醇(PEG)利用酰胺缩合反应进行连接,再与PEG修饰后的四苯乙烯基四阳离子二环烷(TBTD@PEG)通过疏水相互作用包裹结合形成水合粒径在82 nm左右的TBTD@QDs-PEG比率荧光型纳米温度计。通过460 nm处和556 nm处的两个荧光发射峰的强度比值,得到I/I值关于温度的一条标准曲线,在25℃到60℃范围内实现测温功能,且灵敏度可达到3.031%·℃。第三章将合成构建的纳米温度计用于实时监测磁热过程中肿瘤细胞内的温度变化。选取了人乳腺癌细胞系(MCF-7)进行传代培养,将其与TBTD@QDs-PEG纳米温度计和磁性氧化铁纳米颗粒共孵育8小时,在激光共聚焦显微镜下观察发现,经细胞内吞作用后,磁性氧化铁纳米颗粒和纳米温度计同时处于细胞内溶酶体中。在施加磁感应强度为25 m T交变磁场30分钟内,可以观察到胞内纳米温度计的荧光强度有明显降低。收集460 nm处和556 nm处的荧光强度数据,根据上述测温标准曲线,得到胞内溶酶体的温度在交变磁场下可从室温状态平均升高至45℃,局部温度可升高至47℃以上。直观明确的证实了磁热疗中,在胞内的纳米尺度范围内,磁性纳米颗粒的产热升温情况,对进一步阐释磁热疗的基本原理具有重要的参考意义。

关键词：纳米温度计比率荧光探针磁热疗肿瘤细胞溶酶体

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用于热疗温度分段指示与实时监控的高灵敏纳米温度计的制备与表征

用于热疗温度分段指示与实时监控的高灵敏纳米温度计的制备与表征

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作者：刘春雷江苏大学

学位级别：硕士

热疗的安全性和有效性主要取决于肿瘤局部的热疗温度及温度场的分布。因此在热疗的过程中,如何实现对温和热疗温度的分段指示,使得39℃～43℃的温和热疗温度能够轻易地被观测和识别,同时还能够实时监控其温度场分布,是当下迫切需要解决... 详细信息

热疗的安全性和有效性主要取决于肿瘤局部的热疗温度及温度场的分布。因此在热疗的过程中,如何实现对温和热疗温度的分段指示,使得39℃～43℃的温和热疗温度能够轻易地被观测和识别,同时还能够实时监控其温度场分布,是当下迫切需要解决的难题。为了解决上述难题,本研究开发了一种新型的高灵敏聚合物纳米温度计,使其同时具有分段指示和实时监控热疗温度及温度场分布的功能。为了实现该研究目的,本研究先制备了两种不同荧光激活机制的有机小分子荧光染料,并将其分别与具有不同相变温度的温敏聚合物结合,再通过点击化学将具有不同相变温度的温敏荧光聚合物相偶联,从而得到了两嵌段双温敏荧光聚合物纳米温度计。通过对产物的分子结构、温敏性能、光谱性能、体外测温性能和生物成像等性质的表征,证实了该聚合物纳米温度计的可控制备及其优异的温敏性能、荧光性能和体内外测温能力。本论文的具体章节及内容如下:第一章:首先简要叙述了温度的监测对于了解细胞活动和疾病的早期诊断、治疗的重要性。接着综述了目前现有的测温技术以及纳米温度计的种类、测温原理,并详细介绍了在热疗过程中对热疗温度及温度场分布进行分段指示和实时监测的必要性。最后基于当前的实际需求,提出了我们的解决方案,即设计一种两嵌段双温敏荧光聚合物纳米温度计,并阐述了相应的结构、组成、具体的制备方法和相关应用。第二章:基于荧光供体的极性响应性温敏荧光聚合物的设计、合成及性能研究。在本章中,我们先合成了极性响应性的荧光染料7-硝基苯并呋喃丙烯酸酯单体（NBD-AA）作为荧光共振能量转移（FRET）的荧光供体,验证了其最大紫外吸收峰在460 nm左右,最大荧光发射峰在540 nm附近。然后利用可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合将其与温敏单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）进行无规共聚,得到了相变温度（LCST）为32.5℃的极性响应性温敏荧光聚合物P（NIPAM-co-NBDAA）。在变温荧光光谱的测试中,该温敏荧光聚合物的荧光强度在32℃～34℃之间出现明显的突变性增强。在更宽的变温范围内（24℃～40℃）,随着温度逐渐升高,P（NIPAM-co-NBDAA）的荧光强度前后最大的变化达到了4.9倍。除荧光强度外,P（NIPAM-co-NBDAA）的量子产率和荧光寿命也随着温度的升高而显著提升,38℃下的量子产率（11.6%）和荧光寿命（4.14 ns）大约是其在24℃条件下（2.7%、1.05 ns）的4倍。上述研究结果证明,基于荧光供体的极性响应性温敏荧光聚合物P（NIPAM-co-NBDAA）被成功合成。第三章:基于荧光受体的具有高相变温度的温敏荧光聚合物的设计、合成及性能研究。在本章中,我们先是合成了罗丹明B衍生物（RhB-AA）作为荧光共振能量转移的荧光受体,验证了其最大紫外吸收峰在558 nm左右,最大荧光发射峰在580 nm附近。接着利用RAFT聚合,我们将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）与N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）进行无规共聚,得到了相变温度（LCST）为42.5℃的温敏聚合物P（NIPAM-co-DMAM）。最后利用巯基-烯点击化学反应将受体荧光团RhB-AA修饰到温敏聚合物P（NIPAM-co-DMAM）末端,得到了相变温度（LCST）为42.8℃温敏荧光聚合物P（NIPAM-co-DMAM）-RhBAA。P（NIPAM-co-DMAM）-RhBAA的特征紫外吸收峰在563nm处,最大荧光发射峰在585 nm左右,RhB-AA的接枝率达到了90.9%,量子产率和荧光寿命分别为28.5%、29.7 ns。在变温荧光光谱的测试中,该温敏荧光聚合物的荧光强度、量子产率和荧光寿命随着温度的升高无明显变化。由此可知温敏荧光聚合物P（NIPAM-co-DMAM）-RhBAA被成功合成并具有较好的光物理特性。第四章:分段指示与实时监控的纳米温度计的设计、合成及性能研究。在本章中,我们将第二章和第三章所制备的温敏荧光聚合物P（NIPAM-co-NBDAA）和P（NIPAM-co-DMAM）-RhBAA通过点击化学相偶联,得到了具有双温敏双荧光的两嵌段温敏荧光聚合物纳米温度计PNN-b-PND-RhBAA,并通过核磁（H-NMR）、凝胶色谱（GPC）、紫外吸收光谱（UV-vis）和荧光发射光谱（FL）等表征证实其成功合成。由于NBD-AA的发射光谱与RhB-AA的吸收光谱相重叠,同时两嵌段温敏聚合物的两个相变温度可以调节NBD-AA和RhB-AA之间的距离,因此该两嵌段温敏荧光聚合物纳米温度计可以通过荧光共振能量转移（FRET）效应在不同的温度段下呈现出不同的荧光。在变温荧光光谱的测试中,该纳米温度计在32℃～45℃的温度范围内两个荧光团的荧光强度之比(I/I)与温度之间呈现良好的线性关系,相对热灵敏度可达到13.18%℃,

关键词：纳米温度计热疗极性响应性温敏聚合物温度场调控荧光共振能量转移

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纳米温度计可揭秘原子尺度热散逸

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分析测试学报 2013年第8期32卷 1030-1030页

据物理学家组织网近日报道，一个由美国密歇根大学等单位研究人员组成的国际小组开发出一种纳米级的“温度计”，能从原子尺度测量热散逸，并首次建立了一种框架，来解释纳米级系统的热散逸现象。这一成果为开发体积更小、功能更强的电... 详细信息

据物理学家组织网近日报道，一个由美国密歇根大学等单位研究人员组成的国际小组开发出一种纳米级的“温度计”，能从原子尺度测量热散逸，并首次建立了一种框架，来解释纳米级系统的热散逸现象。这一成果为开发体积更小、功能更强的电子设备扫除了一项重要技术障碍。相关论文发表在《自然》杂志上。电流通过导电材料时会产生热，理解电子系统中热是从哪里产生的，有助于工程师设计性能可靠而高效的计算机、手机和医疗设备等。在较大线路中，人们很容易理解热是怎样产生的，但对纳米尺度的终端，经典物理学却无法描述热和电之间的关系。这些设备可能只有几个纳米大小，或由几个原子构成。

关键词：纳米温度计原子尺度美国密歇根大学电子设备电子系统经典物理学物理学家研究人员

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利用纳米管的纳米温度计

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现代材料动态 2002年第10期 9-10页

作者：杨守春

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智能聚合物分子纳米温度计的构建及其活细胞内温度变化成像应用研究

智能聚合物分子纳米温度计的构建及其活细胞内温度变化成像应用研...

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中国化学会第30届学术年会

作者：乔娟齐莉陈义中国科学院化学研究所活体分析化学院重点实验室

细胞是构成生命的基元,其温度变化与细胞内的化学反应、能量代谢等过程息息相关。由于活细胞内的温度测定需要在复杂环境及微纳尺度范围内才能开展,因此,建立具有高时-空分辨的纳米温度计非常重要且极具挑战。本项研究工作中采用温敏单... 详细信息

细胞是构成生命的基元,其温度变化与细胞内的化学反应、能量代谢等过程息息相关。由于活细胞内的温度测定需要在复杂环境及微纳尺度范围内才能开展,因此,建立具有高时-空分辨的纳米温度计非常重要且极具挑战。本项研究工作中采用温敏单元、连接单元及极性响应荧光染料报告单元相结合的策略,构建了基于聚合物的分子型纳米温度计。我们首先合成了温敏嵌段聚合物（PNIPAm-PS-MAn）,以其作为温敏单元及连接单元,将荧光染料分子（AMC）键合于聚合物的MAn基团上,得到了具有温度响应的线性嵌段聚合物纳米温度计。为了排除细胞内复杂生理环境对于细胞内温度测定的影响,还构建了比率型聚合物纳米温度计。我们以极性响应性的荧光分子（NBD-C1）及荧光强度不随温度变化的RhB分子分别作为报告荧光分子及参比荧光分子,将其与具有温敏性的聚合物相结合,制备了比率型纳米温度计。进一步将所构建的这两种纳米温度计应用于细胞内的温度变化成像研究,结果表明:聚合物纳米温度计不仅可排除细胞内复杂生理环境的干扰,而且还可实现对药物刺激后细胞内温度变化趋势的实时在线观察。我们的工作为深入探索细胞内复杂的物化特性与疾病的发生及诊/疗的关系提供了良好的研究基础。

关键词：智能聚合物纳米温度计细胞内温度测定

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嵌段聚合物纳米温度计及其细胞内温度成像研究

嵌段聚合物纳米温度计及其细胞内温度成像研究

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中国化学会第十一届全国生物医药色谱及相关技术学术交流会

作者：乔娟齐莉陈义中国科学院化学研究所活体分析化学院重点实验室

＜正＞细胞内温度及相关生理事件研究与细胞内代谢、酶解及病变等研究密切相关,同时,细胞内的温度分布在各细胞器之间也存在着温度梯度。细胞内的温度变化研究包括:（1）细胞内温度分布研究;（2）细胞在正常生理条件下的细胞内温度变化... 详细信息

＜正＞细胞内温度及相关生理事件研究与细胞内代谢、酶解及病变等研究密切相关,同时,细胞内的温度分布在各细胞器之间也存在着温度梯度。细胞内的温度变化研究包括:（1）细胞内温度分布研究;（2）细胞在正常生理条件下的细胞内温度变化研究;（3）在生理病理条件下的细胞内温度及相关生物事件研究。这些细胞内温度相关事件研究均与疾病的发生发展及诊疗相关,因此,开展细胞内的温度变化研究具有重要和深远的意义。

关键词：温敏嵌段聚合物纳米温度计细胞内温度变化研究荧光成像

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