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英国的研究人员最近公布了一种新的显微镜技术,其可以观察到活细胞中的工业纳米金刚石。研究人员相信该技术将在医学研究和治疗中有重要作用。纳米金刚石由于其细胞毒性很低,是一个很有前景的医学成像造影剂和药物递送载体。然而当前其应用需要配合使用荧光素,比如氮空位中心(激光激发时其会发出荧光)。这些东西都是非常昂贵的,并且非常难以可控的方式批量生产。
拉曼散射可以分析无荧光的纳米金刚石。通过光线轰击样品,其可以与样品振动的化学键相互作用:散射的光子揭示了化学键的振动频率。然而传统的拉曼散射技术能力有限,因此一张清晰的图像需要很长时间,这在对于活的生物体是一个很重要的问题。相干反斯托克斯拉曼散射(CARS )通过使用两个入射红外线激光器克服了这个问题。当这两束入射光线的频率差与化学键的振动频率相等时,所有相同的化学键都会转为同相位振动,放大了信号强度并缩短了成像时间。这些对纳米金刚石(具有大量相同的碳碳键)很重要。
卡迪夫大学的Paola Borri和同事通过自己建立的CARS显微镜技术使水溶液中半径为70–150nm纳米金刚石显影。研究人员从显影图像外推,表示有能力检测到半径为27nm的金刚石。许多医疗纳米颗粒半径更小,有时半径仅为1-2nm,但是Borri相信,这些纳米颗粒仍然有很大用处。
她说:“为了以某些特定的细胞为靶标,比如癌细胞,纳米颗粒的体积应该不能太小,因此不会被轻易消除。重要的是,我们把CARS的信号强度与定量测定的单个纳米金刚石的体积联系起来。通过荧光技术在活细胞原位直接测定纳米金刚石的体积是不可能的任务。”研究人员成功得到了实验室培养的人细胞内的金刚石图像,并且在该过程中,细胞没有受到损害。
美国德雷塞尔大学的材料科学家 Yury Gogotsi对此研究结果相当感兴趣,他注意到了使用大纳米颗粒的潜在危害-对于药物呈递过程,等比例降低了表面积。与5nm的金刚石相比,这可能会造成呈递的药物治疗剂量不足,最终,他总结说:“初步的研究结果往往不能清晰显示出具体的应用前景。”