日本科研团队近日宣布，成功开发出一种能够深入活细胞内部测量温度的量子传感器，这项突破性成果已发表于《科学进展》杂志。该传感器尺寸仅为200至500纳米，比人类红细胞更小，可精准探测细胞核等微观区域的温度变化，为生命科学领域的新陈代谢研究提供了全新工具。
研究团队通过将碳氢化合物分子并五苯嵌入晶体结构，并采用特殊工艺将晶体分解为纳米级颗粒。为确保生物安全性，科学家用聚合物对颗粒进行包裹处理，既防止颗粒团聚，又避免对细胞产生毒性。这种量子传感器的核心原理基于并五苯分子内电子的量子叠加态——电子可同时处于多个能量状态，这种特性使其成为理想的温度感知元件。
在温度测量过程中，传感器首先吸收绿色激光并发射红光。当特定频率的微波作用于传感器时，其发射的红光强度会发生微弱变化。实验发现，环境温度与触发红光变暗所需的微波频率存在精确对应关系。通过建立这种量化关系模型，研究人员能够根据微波频率的偏移量反推出传感器所在位置的温度值。
为验证传感器在活细胞中的应用效果，团队采用两种方式将其导入癌细胞：一是将细胞浸泡在含有传感器的溶液中，利用细胞膜的渗透性自然吸收；二是通过显微注射技术直接将传感器植入细胞核。随后，科研人员向细胞发射激光和微波，通过监测不同频率微波对红光强度的影响，成功绘制出细胞内部的温度分布图。这项技术为观察细胞代谢活动、酶反应过程等动态变化提供了前所未有的观测手段。
