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五校联合研发纳米尺度熵产生测量新方法,开启红细胞热流量研究新篇章
2024-03-26 10:43  点击:17
  巴塞罗那大学、帕多瓦大学、哥廷根大学、康普顿斯大学和佛朗西斯科德维多利亚大学的研究团队近日开发出一种创新的纳米尺度熵产生测量方法。该方法成功实现了对单个红细胞热流量的精确测量,即熵产率。这一重要成果已于2024年3月1日在《Science》期刊上发表,论文标题为“Variance sum rule for entropy production”。
 
  研究人员通过观察红细胞膜的连续和不规则波动,成功定量确定了熵的增加。为了验证这一方法的有效性,他们进一步创新,在红细胞膜上粘附微米级胶体颗粒,利用光线照射产生微小力来测量膜波动。这些胶体颗粒在流体中悬浮,成为测量和操纵活细胞膜运动的理想工具。
 
  在实验中,研究人员采用了基于直接光学操纵细胞膜的实验方法,并结合光学传感和超快活体成像显微镜技术,实现了对实际红细胞的精确测量。哥廷根大学生物物理研究所的Timo Betz教授表示:“我们设计了一种巧妙的实验,利用光线轻柔地握住红细胞,既不会干扰微妙的热流量,又能准确测量其影响。”
 
  作为论文通讯作者的巴塞罗那大学纳米科学与纳米技术研究所的Felix Ritort教授解释说:“热量是细胞健康的一个指标,我们的发现可能为评估组织健康状况提供新途径。确定生命系统中熵产生的特性对于理解能量转换过程的效率至关重要。”
 
  测量物理和生物系统中的熵产生一直备受关注,因为它们与其他系统密切相关。Betz教授进一步指出:“这一突破对于我们深入理解生命系统中的代谢和能量传输具有重要意义。此外,这些发现还可能对健康和医学领域产生积极影响,并为开发能够响应微小外部刺激的新型智能材料提供指导。”
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