激光网3月7日消息，熵通常与无序和混乱有关，但在生物学中，它与能源效率有关，并与新陈代谢密切相关，新陈代谢是维持生命的一系列化学反应。
由巴塞罗那大学和帕多瓦大学领导的一个国际研究小组，在哥廷根大学和马德里康普顿斯大学和弗朗西斯科·德维多利亚大学的参与下，现在已经开发出一种在纳米尺度上测量熵产生的新方法。
这种新方法使科学家们能够测量单个红细胞的热流，称为熵产生率。该研究发表在《科学》杂志上。
研究人员使用了一种新方法来测量红细胞内部活跃代谢力的热流，方法是通过简单地观察红细胞膜的连续和不稳定的波动来量化增加的熵。
为了确保这种方法有效，研究人员还创建了更复杂的方法，其中微米大小的小颗粒被粘在膜上，这不仅可以用于测量膜的波动，还可以施加微小的力，这些力是通过简单地用光照亮颗粒而产生的。
这种胶体颗粒 - 悬浮在流体相中的小固体颗粒 - 可以被视为测量和操纵活细胞膜运动的绝佳方法。对于使用实际红细胞进行计算，研究人员使用了基于膜的直接光学操作的实验方法，以及光学传感和超快实时成像显微镜。
哥廷根大学的研究人员通过进行灵敏而精确的实验做出了贡献。“我们开发了一个实验，使用光子，我们指的是光，轻轻地保持细胞，使微妙的热通量不会受到光的干扰，但仍然足够强，可以测量其影响，”哥廷根生物物理研究所的Timo Betz教授说。
“热量是细胞健康的症状，这一发现可能为确定组织健康开辟了新的方法，”巴塞罗那大学纳米科学和纳米技术研究所的首席研究员Felix Ritort教授解释说。他补充说：“表征生命系统中的熵产生对于理解能量转换过程的效率至关重要。
人们对测量物理和生物系统中的熵产生非常感兴趣，因为它们与许多其他系统相关。“这一突破对我们理解生命系统中的新陈代谢和能量运输具有深远的影响，”Betz说。
“此外，这些发现可能被证明对健康和医学的应用有用，或者指导开发新的智能材料的方法，这些材料利用受控的熵产生率来产生对小外部刺激的反应。
研究结果发表在《科学》杂志上。
