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为解决核酸（NA）杂交热力学参数相关基础问题，巴塞罗那大学等机构的研究人员开展了 DNA 量热力学谱研究。他们通过实验和分析，得到了不同 DNA 近邻碱基对（NNBP）基序的 ΔCp等参数，为理解核酸热力学提供了重要依据。
在生命科学的微观世界里，DNA 杂交就像一场神秘的分子之舞，对生物技术的发展至关重要。了解双链形成的热力学参数随温度的变化，是精准预测 DNA 稳定性的关键。长久以来，人们常假定焓（ΔH）和熵（ΔS）不随温度变化，且恒压热容变化（ΔC
p）为零，但这其实是个并不准确的近似。随着研究深入，人们逐渐意识到 ΔC
p在 DNA 杂交中扮演着重要角色，可它的具体情况却一直迷雾重重。此外，许多关于 NA 杂交的基本问题，比如极端条件下的过渡态本质和双链稳定性等，都亟待解答。在这样的背景下，来自巴塞罗那大学、罗马第一大学等机构的研究人员决心揭开这些谜团，他们的研究成果发表在《Nature Communications》上。
为了深入探究 DNA 杂交的热力学奥秘，研究人员使用了温度跳跃光镊（temperature-jump optical trap）这一强大工具，对 3593bp（≈3.6kbp）的 DNA 发夹进行机械解链实验，并结合定制的统计分析方法。这种方法可以精准地测量单分子水平的力和位移，为研究提供了关键数据。
在研究结果部分，首先是单链 DNA（ssDNA）弹性的温度依赖性。研究人员通过有效刚度法等手段，提取了力与发夹分子伸展曲线（FEC），并使用不可伸展的蠕虫链模型（WLC）对 ssDNA 弹性进行建模。结果发现，随着温度升高，ssDNA 的持久长度（lp）从 280K 时的 0.74 (7) nm 增加到 315K 时的 0.88 (4) nm，增长了约 30%，而磷酸根间距（db）也呈现出弱的线性温度依赖性，这表明温度对 ssDNA 的结构有显著影响。
接着是 NNBP 熵的推导。研究人员将完整的解链曲线分解为不同长度的片段，通过这些片段的特征来计算熵。利用类似于克劳修斯 - 克拉佩龙方程（Clausius-Clapeyron equation）的公式，结合实验数据，使用随机梯度下降算法，成功得到了不同 NNBP 在不同温度下的熵。这一过程就像是在复杂的分子迷宫中找到了一条清晰的路径，让人们对 DNA 杂交的熵变化有了更准确的认识。
然后是 NNBP 自由能和焓的推导。基于前面得到的熵，研究人员利用相关公式和蒙特卡罗优化方法，得到了 NNBP 的自由能和焓。结果显示，实验得到的自由能与之前的测量结果总体相符，但在一些特定基序上存在差异，这进一步揭示了 DNA 杂交过程中能量变化的复杂性。
最后是 NNBPs 热容变化的推导。通过拟合 NNBP 熵与温度的关系，研究人员得到了所有基序的热容变化（Δcp, i）。平均来看，所有基序的 Δcp约为 - 30 (10) cal mol-1 K-1 bp-1，这一结果与之前的分子动力学模拟结果相符，而与一些批量实验的高度分散结果不同。
在研究结论和讨论部分，研究人员在 7 - 42°C 的温度范围内，精确测量了单 NNBP 水平的自由能、熵和焓。他们的方法为推导温度依赖的熵提供了新途径，也让人们更深入地理解了 DNA 杂交的热力学机制。与传统的量热熔解实验相比，该研究中的解链实验在展开状态结构、反应顺序等方面存在差异，但通过熵校正，发现两者在某些方面具有一致性。此外，研究还探讨了可能存在的与近邻模型（NN 模型）的偏差，以及该方法在 RNA 研究、低温 DNA 热力学预测等方面的潜在应用。这项研究为分子动力学模拟提供了更准确的 DNA 力场参数，对理解核酸的构象动力学具有重要意义，就像为生命科学的大厦添上了一块关键的基石，让人们对微观世界的认识又向前迈进了一大步。
