金剛石由于其特殊的性能在很多領域都發揮著重要的作用,特別是在科技領域、生產或生活之中有必不可少的地位。金剛石不僅是自然界堅硬的物質,同時還能散發出迷人的光芒。正是由于這些特性,人們堅信納米金剛石能在醫學領域大放異彩同樣能夠起到重要的作用。
納米金剛石在醫學領域應用
法國和德國發起的 NeuroCare和NDI項目在歐盟第7研發框架計劃(FP7)和地平線2020資助下,利用納米金剛石作為與人體交互新的媒介,在人工視網膜植入和磁共振成像(MRI)領域取得重要突破。
NeuroCare項目主要利用納米金剛石或石墨烯表面致密,沒有任何物質能通過其表面擴散的特性,將其作為植入體與人體神經組織之間的介質材料,一方面減少介質本身與神經組織之間的反應,另一方面也使其與神經元細胞的距離更近,從而能在彼此間建立更高質量、持續時間更久的電子接口。
目前用于腦接口實驗通常都采用金屬材料(如鉑),然而金屬材料長時間在人體內,其表面很可能發生降解,進而導致電子交換性質的改變。因此穩定性是該項目納米金剛石技術的優勢所在。
在MRI領域,歐盟研究理事會(ERC)支持的 NDI項目主要利用納米金剛石獨特光學特性,來賦予標準 MRI掃描儀在單細胞尺度上的縮放能力。MRI掃描儀通過拾取原子自旋狀態進行成像,但通常拾取率僅為十萬分之一。如要提高效率,必須使自旋處在極低溫條件,這對人體來說是無法承受的。在金剛石中,原子自旋可用光來控制,且可通過激光輻照達到極低溫度并能持續數日。
NDI項目正是利用納米金剛石的這一特性,在無需使人體降溫的前提下,實現了低溫自旋。該項目的下一步研發重點是繼續提高分辨率,同時使之早日成為用戶友好型技術,這一技術的突破納米金剛石將會應用在人工視網膜等醫學領域中。
納米金剛石在醫學刀具中的應用
納米金剛石除了傳統行業的使用和醫學研究及醫療方面的一些應用,還被用于醫療器械設備或醫學刀具生產設計和加工制造中。醫學刀具種類繁多包含手術刀、鉆頭、銑刀、絲錐和刨刀等,這些醫學刀具大多數用不銹鋼材料生產,也有部分用鈦合金或鎢鋼材料制作,還有部分用納米金剛石涂層來給醫學刀具做表面涂層處理。
另外一些醫學刀具對于刃口的鋒利度以及堅硬程度有很高的要求,那么納米金剛石具有堅硬以及不易磨損特性成為醫學刀具最佳材料之一。醫學刀具在醫生手中是強大的工具,是手術成功的關鍵因素之一。在醫學院里醫學生刀具就如同實驗室里的實驗設備或耗材一樣重要,是醫學生學習和實踐的必備工具之一。
醫學生由于主修課程不同,所要掌握的理論和實踐知識也有差異。但基礎醫學和臨床醫學又是相輔相成的,醫學生刀具種類繁多,不同的科室都有相應的醫學刀具。像解剖學會用到各種手術刀具,骨科會用到醫用銑刀、骨科鉆頭、醫用絲錐等。腦科會用到手術刀、開顱鉆、顱骨銑刀等。牙科會用到醫用鉆頭、醫用銑刀、打磨頭等。耳鼻喉等科室會用到醫用刨刀、醫用磨鉆頭、打磨頭等等。
這些醫學刀具之中有些會用到納米金剛石作為刀具的刃口,或者用納米金剛石給刀具表面上涂層以達到刃口鋒利,手術切口平整,減少失血,縮短手術時間等增加便利條件。
金剛石在醫療器械的生產加工同樣發揮重要作用,在一些醫療器械關鍵部件或者是頻繁摩擦運動部位,使用金剛石制作零件或者是零件上做金剛石涂層,能更好的降低摩擦,從而達到設備穩定運行。
隨著科技的進步相信在將來,納米金剛石會更多更好的應用于醫學領域、醫學刀具以及醫療器械和其它行業。