2.4.2 纳米金刚石作为载体和探针的应用

　　随着纳米技术的飞速发展，纳米半导体材料在生物分子载体与探针领域的应用也取得了一定的进展。纳米金刚石因在毒性实验过程中表现出良好的生物兼容性、无毒性而引起广泛的关注。

　　复旦大学魏黎明等利用爆炸法制备纳米金刚石表面多官能团的性能对低浓度多肽溶液进行了富集分析，表征了富集前后纳米金刚石的表面官能团改变，证明了纳米金刚石对多肽或蛋白的充分富集能力。LIU K K等通过评价5nm、100nm DND以及碳纳米管对人肺A549分泌薄壁细胞和HFL–1成纤维细胞的生物兼容性研究表明：相对于DND，碳纳米管对上述细胞表现出细胞毒性;5nm DND被细胞吞入能力比100nm DND强，同时其荧光强度也比后者高。LIU K K 等使用激光共聚焦显微镜观察5nmDND(100μm/mL)处理A549细胞4h后的胞内情况，可以证明DND对细胞没有细胞毒性。随后作者又将α–金环蛇毒素(Alpha-bungarotoxin)担载于5nm DND表面，并通过其处理A549细胞4h，完成进入细胞内过程后，金环蛇毒素仍可保持很好的活性，进行α7–乙酞胆碱受体的特异性抑制，进一步证实了DND在生物医学中具有一定的应用前景。

　　荧光纳米金刚石(FND)是通过高能电子束(2MeV)轰击含碳系物质，而后再高温(800℃)进行淬火轰击，从而得到的(N–V)缺失空腔的纳米金刚石。相对于其他量子点而言，FND具有很好的光稳定性，从而可以在细胞中观察和跟踪数小时。MOHAN N等将FND胶体溶液通过喂养或注入生殖腺进行蠕虫的活体生物实验。通过喂养进入的FND保持在肠道细胞内，而通过注射入生殖腺的FND会传递给下一代蠕虫，由于FND具有较好的光稳定性，可以连续几天观察整个代谢过程

　　3 结语

　　由于合成工艺的差别，不同来源的金刚石纳米颗粒的结构性能和表面性能差异明显，其中，一般静压单晶纳米颗粒结构致密，而爆轰单晶团簇脆性相对较大，爆轰金刚石纳米颗粒表面具有相对更为丰富的活性基团等。因此，不同纳米金刚石颗粒的应用领域应该有所不同，具体分析和结合应用环境、技术需求及金刚石的性能特点，采用不同的金刚石纳米颗粒及其加工改性产物，应当更有利于金刚石应用。

　　目前，纳米金刚石功能材料领域的应用技术没有得到根本解决，例如在生物制药、环境保护等方面应用技术还处于探索阶段，这就限制了纳米金刚石生产领域的产能提升。随着新材料技术的发展，性能优良的纳米金刚石在功能材料领域的应用将会快速推广，这将会推动超硬材料行业的转型和经济效益的提高。

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　　1 引言

　　Geim 和Novoselov在20xx 年发现了石墨烯，石墨烯是一种由sp2 杂化的碳原子连接的单原子层的新型二维原子晶体。石墨烯具有比表面积大、良好的电导性和热传导等优点，已报道了石墨烯氧化物和石墨烯在物理、化学、生物和材料科学等不同领域的应用。石墨烯的功能化包括共价键功能化和非共价键功能化，其中石墨烯的共价功能化有石墨烯的聚合物功能化和石墨烯的小分子功能化，石墨烯的非共价功能化包含有π-π 堆垛相互作用，疏水作用，静电作用等非共价键作用，使修饰分子对石墨烯进行表面功能化，形成稳定的分散体系。研究表明石墨烯是一种有前景的材料，有潜力应用于药物传递、骨组织工程支架、移植、生物传感器等。本文探讨了石墨烯基材料在药物释放和基因传递领域的应用。

　　2 药物释放

　　利用石墨烯的高比表面积、π-π 堆积、静电作用以及疏水作用来实现难溶性药物的高负载量，Liu 等[2]是最早在这领域进行研究的研究者之一，他们合成负载了喜树碱( CPT) 衍生物SN38 的聚乙二醇( PEG) -功能化的纳米石墨烯氧化物( NGO) ，NGO-PEG-SN38 复合物既保持了SN38 优良性能也表现出了良好的水溶性。在HCT-116 细胞中，该复合物也具有较高的细胞毒性，比CPT 强1000 倍，这导致了许多研究组对石墨烯基复合材料在药物传递中的应用展开了一系列的研究。在另一项研究中，他们也探索了含有共轭结构PEG-NGO 的rituxan( 抗体CD20 + ) 的靶向给药，也对体外非共价π-π 堆积负载阿霉素( DOX) 的PEG-NGO共轭型和pH 值依赖型的药物释放进行了研究。一般情况下，纳米载体是与细胞膜相互作用以及通过内吞作用进入细胞内的。石墨烯功能化已成功地用于开发释放药物在细胞质内的刺激响应性纳米载体。例如Kim 等利用谷胱甘肽( GSH) 的近红外( NIR) 、酸性pH 值和高细胞内水平来进行DOX 中的包质交付。经PEG 和支链聚乙烯亚胺( BPEI) 功能化的还原氧化石墨烯( PEG-BPEI-rGO) 纳米载体处理后的细胞暴露于近红外中辐射，以便诱导内涵体破裂以及DOX 释放。在经近红外辐射后的PEG-BPEI-rGO/DOX 复合物处理过的细胞中，谷胱甘肽胞质存在所导致的癌细胞死亡率要比在没经过辐射的细胞中的高。在另一项研究中，开发了DOX 负载的PEG-GO 纳米复合材料，并且利用无标记荧光技术实时监测活细胞体内以及体外DOX 释放所引起的微量变化。