金剛石為碳的同元素異形體，俗稱“金剛鉆”，也就是我們常說的鉆石，它是一種由純碳組成的礦物，屬原子晶體，金剛石是自然界中最堅硬的物質。納米金剛石就是粒徑在1nm~100nm范圍內的金剛石，是碳納米家族中的一個新的重要成員。

       納米金剛石具有硬度大、光學透明性、熱傳導性、電絕緣性、耐高壓和抗風化等物理特性，這些獨特的性質使得它在涂料、潤滑油、聚合物添加劑、電子器件、傳感器和電化學領域得到了廣泛的應用。

金剛石醫學應用：肺癌組織的磁成像

       研究近年來，隨著科學家對納米金剛石生物學性能的研究，發現納米金剛石具有良好的生物相容性、低毒性和具有熒光但無光致漂白等特性。納米金剛石的這些優良生物學特性、化學惰性以及它表面基因的可修飾性，使得它在生物醫學領域的應用得到了許多科學家的廣泛關注，并且取得了突破性進展。

一、醫用刀具

       用于組織切除的手術刀具對材料的硬度、耐磨性、穩定性與生物相容性等指標要求很高。金剛石材料不僅能滿足相關要求，而且以其制備的刀具在手術過程中對手術部位的擠壓、撕拉損傷小，傷口邊緣整齊、易愈合。目前，金剛石手術刀具主要用于眼科、神經外科、骨科及口腔科，以及生物組織切片等。

牙科金剛石手術刀具

       二、醫用材料

       由于疾病、外傷或者自然衰老等原因，人體組織器官可能遭到損傷或者缺失。為代替這部分組織，人們研究用其他材料做成植入物植入人體，其中，植入物的材料至關重要：為滿足人體生理和力學環境，植入物材料要具有良好的耐磨性、抗腐蝕性、生物相容性甚至再生性能。根據植入組織的不同，植入材料的選擇也有所不同，包括樹脂材料、鈷、鉻、鎳、鈦等金屬或合金材料、不銹鋼以及金剛石材料等。

血管支架

       盡管鈦可為醫療級別和患者特定的植入物提供快速、準確和可靠的材料，但我們的身體有時會拒絕使用此材料。這是由于鈦上的化合物，阻止組織和骨有效地與生物醫學植入物相互作用。人造金剛石為這個問題提供了一個物美價廉的解決方案。

人工關節

       我們的身體很容易接受金剛石，并將其作為復雜材料界面的平臺。除了骨科外，金剛石還被用于包覆心血管支架–幫助保持心臟動脈暢通的導管–以及仿生學和假肢。

       三、蛋白質的分離與純化

       納米金剛石有較大的比表面積，表面覆蓋著羧基、內酯、羥基、酮和烷基等多種化學基團，對蛋白質有著很高的親和力。與傳統的色譜方法分離純化蛋白質相比，用納米金剛石分離純化蛋白質具有以下優點：簡化了純化蛋白質的過程；將分離蛋白質的時間減少到了30-40min；消除了使用特殊的色譜設備的必要性；使制備高純度、高產量的apoobelin與熒光素酶成為可能。

蛋白質的分離與純化

       四、細胞標記與生物成像

       熒光細胞標記物在生命科學領域扮演著重要的角色，但許多可用的標記物在物理、化學以及毒性方面都存在著一定的缺陷。納米金剛石作為一種新型的碳納米材料，具有化學惰性、有熒光但無光致漂白、無毒性的優勢。

免疫磁標記細胞磁成像研究

       納米金剛石在細胞標記與生物成像的研究方面具有很重要的應用價值，它可以用于癌細胞與干細胞的標記與追蹤，也可以作為與細菌或細胞相互作用的熒光探針;同時，在細胞水平上，它還可以作為生物成像的載體將生物活性物質轉運到細胞內發揮作用，而且可用于體內的生物成像。

       五、生物傳感

       生物傳感器是一種利用生物物質作為識別元件，將生化反應轉變成定量的物理化學信號，從而能夠進行生命物質和化學物質檢測和監控的裝置。隨著納米金剛石應用范圍的擴大，許多研究人員發現了它在生物傳感方面的應用價值。

       細胞級生物傳感器

       葡萄糖生物傳感器能夠簡單迅速的進行疾病診斷，對治療糖尿病有重要意義。非摻雜的納米金剛石修飾的金電極可作為一種電化學的葡萄糖傳感器。當納米金剛石具有體積微小、無毒性、弱堿性，利用核磁共振的原理，納米金剛石可作為一種優于量子點的量子探針材料探測生命過程。

       六、基因傳輸與治療

       基因傳輸與治療的目的，是引入外源基因以補充缺陷基因或為體內提供更多的生物功能。例如800 Da聚乙烯亞胺修飾的納米金剛石ND-PEI800，DNA可通過氫鍵或靜電作用固定在ND-PEI800上，然后被轉運進入細胞。與其他基因轉運載體相比，ND-PEI800對熒光素酶質粒和綠色熒光蛋白質質粒都表現出了較高的轉運效率以及較低的毒性。納米金剛石可成為一種快速的、可擴展的、廣泛適用的基因傳輸工具。

       七、藥物傳輸與治療

       納米技術為藥物的傳輸提供了新的方式和途徑，納米金剛石可以與藥物以共價鍵或非共價鍵的方式結合，作為藥物傳輸工具將藥物轉運到靶細胞或靶器官而發揮作用。例如轉鐵蛋白與熒光納米金剛石共價結合后能通過受體介導的內吞作用進入細胞，其攝取機制是一種溫度、能量、網絡蛋白依賴的途徑，從而納米金剛石可作為一種特殊的細胞攝取與藥物傳輸的工具。

       八、癌癥診斷與治療

       納米粒表面能夠提供各種各樣的化學基團，供多種癌癥診斷與治療藥物以共價鍵或非共價鍵的方式結合，據此去設計和開發具有多功能化學基團的納米粒并用于腫瘤同步成像與治療，已經成為目前癌癥藥物研究的主要目標。一些研究表明，抗癌藥物與納米金剛石連接后能夠減少毒副作用，提高靶向性并表現出較強的抗癌活性。

      九、細胞測溫

       金剛石晶體內的單原子雜質(通常被一個氮原子或一個空位所代替)對于溫度變化非常敏感，這樣的溫度波動對于保持量子比特來說可能是一種技術障礙，而將之用于醫學領域的生物體溫度測量卻十分有用。基于納米金剛石粒子的高精度溫度差測量技術，在醫學領域可以幫助醫生們區別人體內的致癌細胞并及時作出醫療診斷。

       納米金剛石表面具有很多的功能基團，隨著對這些基團修飾及處理方法的改進，可以得到人們所希望的表面特征，從而使其應用價值得到更好的體現，在生物醫學領域將有更廣、更好的應用前景。