Девять основных областей применения наноалмазного порошка в медицине

В последние годы, когда ученые изучали биологические свойства наноалмазов, они обнаружили, что наноалмазы обладают хорошей биосовместимостью, низкой токсичностью и флуоресценцией, но не подвергаются фотообесцвечиванию. Благодаря этим превосходным биологическим свойствам, химической инертности и модифицируемости поверхностных генов наноалмазы привлекли внимание многих ученых в области биомедицины, и были совершены прорывы.

1. Медицинские ножи

Хирургические ножи, используемые для резекции тканей, предъявляют высокие требования к твердости, износостойкости, стабильности и биосовместимости материалов. Алмазный материал может не только соответствовать соответствующим требованиям, но и ножи, изготовленные с его использованием, практически не повреждают место операции при выдавливании и разрыве, а края раны аккуратные и легко заживают. В настоящее время алмазные хирургические ножи в основном используются в офтальмологии, нейрохирургии, ортопедии и стоматологии, а также для разрезания биологических тканей.

2. Медицинские материалы

Ткани и органы человека могут быть повреждены или утрачены из-за болезней, травм или естественного старения. Чтобы заменить эту часть ткани, люди изучают использование других материалов для имплантации в человеческое тело. Среди них очень важен материал имплантата: чтобы соответствовать физиологическим и механическим условиям человеческого организма, материал имплантата должен обладать хорошей износостойкостью, коррозионной стойкостью, биосовместимостью и даже регенеративными свойствами. В зависимости от имплантируемой ткани выбор материалов для имплантатов также различен, включая полимерные материалы, металлические материалы или сплавы, такие как кобальт, хром, никель, титан, нержавеющая сталь и алмазные материалы.

Наш организм с готовностью воспринимает алмаз и использует его в качестве платформы для сопряжения сложных материалов. Помимо ортопедии, алмазы также используются для покрытия сердечно–сосудистых стентов – катетеров, которые помогают поддерживать артерии в сердце открытыми, – а также в бионике и протезировании.

3. Разделение и очистка белка

Наноалмаз обладает большой удельной поверхностью, и его поверхность покрыта различными химическими группами, такими как карбоксильные, лактонные, гидроксильные, кетоновые и алкильные, и обладает высоким сродством к белкам. По сравнению с разделением и очисткой белков традиционными хроматографическими методами разделение и очистка белков с помощью наноалмазов имеет следующие преимущества: процесс очистки белков упрощается; время разделения белков сокращается до 30-40 минут; и отпадает необходимость в использовании специального хроматографического оборудования.

4. Маркировка клеток и биоизображение

Наноалмаз имеет очень важное прикладное значение в исследованиях маркировки клеток и биологической визуализации. Как новый тип углеродного наноматериала, наноалмаз обладает такими преимуществами, как химическая инертность, флуоресценция, но отсутствие фотообесцвечивания, и нетоксичность. Он может быть использован для маркировки и отслеживания раковых клеток и стволовых клеток, а также может быть использован в качестве флуоресцентного зонда, который взаимодействует с бактериями или клетками; в то же время, на клеточном уровне, он также может быть использован в качестве носителя для биологической визуализации для транспортировки биологически активных веществ в функционирующие клетки и может быть использован для биоизображения in vivo.

5. Биосенсорика

Биосенсоры глюкозы могут просто и быстро диагностировать заболевания, что имеет большое значение для лечения диабета. Золотой электрод, модифицированный наноалмазами, может использоваться в качестве электрохимического датчика глюкозы. Когда наноалмазы невелики по размеру, нетоксичны и слабощелочны, используя принцип ядерного магнитного резонанса, наноалмазы можно использовать в качестве материала квантового зонда, превосходящего квантовые точки, для обнаружения жизненных процессов.

6. Перенос генов и терапия
Целью переноса генов и терапии является введение чужеродных генов в дополнение к дефектным генам или обеспечение большего количества биологических функций в организме. Например, модифицированный полиэтиленимином наноалмаз ND-PEI800 толщиной 800 Да, ДНК может быть закреплена на ND-PEI800 путем водородной связи или электростатического взаимодействия, а затем транспортироваться в клетки. По сравнению с другими векторами переноса генов, ND-PEI800 показал более высокую эффективность переноса и меньшую токсичность для плазмиды люциферазы и плазмиды зеленого флуоресцентного белка. Наноалмазы могут стать быстрым, масштабируемым и широко применимым инструментом для доставки генов.

7. Доставка лекарств и лечение
Нанотехнологии открывают новые пути и средства доставки лекарств. Наноалмазы могут сочетаться с лекарствами ковалентным или нековалентным образом и играть роль инструмента доставки лекарств для транспортировки лекарств к клеткам-мишеням или органам. Например, после переноса и ковалентного связывания флуоресцентных наноалмазов они могут проникать в клетки посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза. Инструмент для клеточного поглощения и доставки лекарств.

8. Диагностика и лечение рака
Поверхность наночастиц может обеспечивать различные химические группы для различных препаратов для диагностики и лечения рака, которые можно комбинировать ковалентным или нековалентным образом, чтобы проектировать и разрабатывать наночастицы с многофункциональными химическими группами, и это используется для одновременной визуализации и лечения опухолей, что стало основным цель современных исследований лекарств от рака. Некоторые исследования показали, что соединение противоопухолевых препаратов с наноалмазами может уменьшить токсические побочные эффекты, улучшить нацеливание и проявлять сильную противоопухолевую активность.

9. измерение температуры ячейки
Одноатомная примесь в кристалле алмаза (обычно заменяемая атомом азота или вакансией) очень чувствительна к изменениям температуры, и такие колебания температуры могут быть техническим препятствием для поддержания кубитов, которые используются в области медицины. Измерение биологической температуры очень полезно. Высокоточная технология измерения разности температур, основанная на наноалмазных частицах, может помочь врачам распознавать раковые клетки в организме человека и своевременно ставить медицинский диагноз в области медицины.

На поверхности наноалмазов имеется множество функциональных групп. С совершенствованием методов модификации этих групп и обработки можно получить желаемые характеристики поверхности, что позволит лучше отразить ее прикладную ценность, и в области биомедицины будет больше возможностей. Более широкие и улучшенные перспективы применения.