王 政, 欧阳可琛, 邢 力, 冯晓娟, 张金涛

(1. 清华大学 精密仪器系,北京 100084； 2. 中国计量科学研究院 热工计量科学研究所,北京 100029；3. 清华大学 核能与新能源技术研究院,北京 100084)

1 引 言

细胞是生物体最基本的结构和功能单元,其新陈代谢活动产生热量[1],造成温度的改变,同时,不同温度环境也影响细胞的生命演变过程。因此,细胞、生物体的温度及其分布,是物理表征生物体和细胞的生命活动能力的重要参数。温度变化可用于改变细胞的活动特性,比如对癌变细胞的温度进行控制,可抑制癌细胞活性甚至诱导死亡[2]；温度还可以用来观测递送药物后靶细胞的动态变化及内部的交互变化,更有利于筛选药物和精准标靶,减少对正常细胞组织的损伤[3]。

由于细胞体积较小,一般约在10～100 μm之间,内部存在复杂的亚结构,与外界环境具有多自由度的交互作用,因此细胞的温度测量,有生物友好、抗干扰、高时空分辨率、高实时性等要求[4]。近年来,随着对凝聚态物理现象的深入了解和纳米制备技术的进步,测量生物体和细胞温度的传感技术也获得了迅速的发展。

鉴于目前细胞测温技术的发展存在传感器种类繁杂,测温原理、使用特性和计量性能差异明显等问题,本文从测温技术特点和计量性能两个方面,对近十几年来,应用于生物体和细胞测温的微纳热电偶、热电阻、红外热像仪、磁性纳米粒子和荧光发光等方法进行了比较分析,并梳理各种测温方法的优缺点及研究现状,最后针对金刚石纳米粒子应用于生物体和细胞的测温方法进行了展望。……