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未来将实现纳米级温度监控

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摘要:未来将实现纳米级温度监控

Vallée-Bélisle等人用DNA制造出了温度计,用于纳米级别的测温。这些纳米级温度计极大地帮助人们了解在微观世界中温度是如何存在的。

蒙特利尔大学的研究者利用DNA发明了一种温度计。这种人工编码的DNA,大小只有头发的1/20000。这种温度计可以测量微观环境的温度,这将极大地加深了人们对自然和纳米技术的了解。

60年前,科学家发现DNA是存储人类遗传信息的关键生物分子,DNA双链在受热的时候会解开(这个过程称为解链)。Alexis Vallée-Bélisle教授说:“近年来生化学家发现,蛋白质和RNA等生物分子在生物体内也会随着温度的变化而发生状态的改变。我们的团队受此启发,制造了各种编码的DNA温度计,这些DNA可以在特定的温度下解链,这样就实现了温度的测量。”

使用DNA作为温度计最主要的好处就是结构简单、可以人工编码。David Gareau是这篇论文的第一作者,他解释说:“DNA中包含了4中脱氧核苷酸:ATGC,其中A和T配对,G和C配对。碱基之间是由氢键连接的,AT之间有两个氢键,GC之间有三个氢键。所以当GC配对在DNA中比例较大时,解链就需要更多的能量。利用这样的结构特点,我们可以制造出在特定温度条件下解链的DNA。”另一位作者Arnaud Desrosiers补充说:“为了能看到这些微观的变化,我们在这些DNA结构中加上荧光标记,这样我们就制造出了长度仅有5纳米的温度计。”

因为DNA温度计的发明,纳米科技向我们敞开了新的大门,而且这帮助我们更深层次地了解分子生物学。“现在生物学中仍然有很多亟待解决的问题。比如,我们知道人体的正常体温是37.5℃,但是我们不清楚在细胞内温度是否更高。”这一团队正在研究的问题就是,在细胞高速生产分子时,是否会过热。“相信在不久的将来,我们可以将这一研究成果应用于电子设备,从而实现纳米级别的温度监控。”

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