德科学家突破纳米金刚石传感器新应用

        在医学上，营养不良引起的缺铁可导致贫血症的发生；而血液中铁含量剧增则暗示着人体的一些炎症。鉴于此，血液铁含量便成为的一个重要的医疗诊断指标。如今，德国乌尔姆大学的科学家们利用纳米金刚石传感器技术，将血液铁含量检测技术推进至一个更高的水准。

        该项目由乌尔姆大学实验物理学家Fedor Jelezko、理论物理学家Martin Plenio及化学试剂师Tanja Weil共同主持，获得了欧洲研究理事会10,300,000欧元的科研资金赞助。研究成果发表在Nano Letters杂志上。

        Tanja Weil说，人体内铁元素以化合物的形式存在， 含铁量正常与否是需要通过检测游离铁的含量才能得出数据的。 而游离铁则是单质铁，具有一定的毒性。因此,一般的血常规检查由于技术限制，就检测不到血液中的游离铁离子。常规的检测方法是基于人体内某种特定的蛋白质，以此判断铁离子的储量和分布；铁蛋白便是其一，它含有4500多个磁性铁离子。大部分检测都是运用免疫学技术来估测铁含量，加上操作人员的个人操作标准不同，有时候会产生多个不同的铁含量检测结果，给医疗诊断带来误区和不便。

        乌尔姆大学的研究者最近研发了一种新的检测铁蛋白的方法——纳米金刚石传感器检测法。工作人员发现，每一个铁蛋白原子都能产生磁场。但由于数量极少，仅有4500多个，所产生的磁场非常弱，一般技术手段很难检测到。这一棘手问题则促生了新的问题：找到一种有效的传感器，能够检测到非常微弱的磁场存在。鉴于此，科学家们想到了人造纳米金刚石。实验中用到的纳米金刚石并非无色透明的完美金刚石，而是含有晶格缺陷的金刚石。这些金刚石具有光学活性，能够折射出一定的色泽。研究者便利用纳米金刚石的色心来观察铁蛋白外场的电子自旋方向并测量其大小力度。

图示为乌尔姆大学所使用的直径100微米的纳米金刚石颗粒（显微镜显示）。特殊的晶格缺陷不仅影响着金刚石的色泽，还是磁场传感技术的重要核心。
 
        此外，研究者还利用金刚石颗粒和铁蛋白之间的静电相互作用解决了金刚石表面铁蛋白的吸收问题。

        “目前，理论建模对于确保测量到的铁蛋白数据跟实际铁蛋白情况保持一致非常重要”， Martin Plenio说，“这对于论证纳米金刚石传感器检测技术的成立有着重要意义”。

        下一步科研计划则是确定铁蛋白的具体数量和每一个蛋白中铁离子的含量。

       乌尔姆大学的科学家对此评价道：纳米金刚石传感器在生物和医学领域的技术突破使现有的医疗诊断水平有了新的提高。将来，血液铁含量检测技术或将变得比现在更准确，医疗诊断效果也将大大提高。