金剛石由于其特殊的性能在很多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用,特別是在科技領(lǐng)域、生產(chǎn)或生活之中有必不可少的地位。金剛石不僅是自然界堅(jiān)硬的物質(zhì),同時(shí)還能散發(fā)出迷人的光芒。正是由于這些特性,人們堅(jiān)信納米金剛石能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大放異彩同樣能夠起到重要的作用。
納米金剛石在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用
法國(guó)和德國(guó)發(fā)起的 NeuroCare和NDI項(xiàng)目在歐盟第7研發(fā)框架計(jì)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(wǎng)膜植入和磁共振成像(MRI)領(lǐng)域取得重要突破。
NeuroCare項(xiàng)目主要利用納米金剛石或石墨烯表面致密,沒(méi)有任何物質(zhì)能通過(guò)其表面擴(kuò)散的特性,將其作為植入體與人體神經(jīng)組織之間的介質(zhì)材料,一方面減少介質(zhì)本身與神經(jīng)組織之間的反應(yīng),另一方面也使其與神經(jīng)元細(xì)胞的距離更近,從而能在彼此間建立更高質(zhì)量、持續(xù)時(shí)間更久的電子接口。
目前用于腦接口實(shí)驗(yàn)通常都采用金屬材料(如鉑),然而金屬材料長(zhǎng)時(shí)間在人體內(nèi),其表面很可能發(fā)生降解,進(jìn)而導(dǎo)致電子交換性質(zhì)的改變。因此穩(wěn)定性是該項(xiàng)目納米金剛石技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。
在MRI領(lǐng)域,歐盟研究理事會(huì)(ERC)支持的 NDI項(xiàng)目主要利用納米金剛石獨(dú)特光學(xué)特性,來(lái)賦予標(biāo)準(zhǔn) MRI掃描儀在單細(xì)胞尺度上的縮放能力。MRI掃描儀通過(guò)拾取原子自旋狀態(tài)進(jìn)行成像,但通常拾取率僅為十萬(wàn)分之一。如要提高效率,必須使自旋處在極低溫條件,這對(duì)人體來(lái)說(shuō)是無(wú)法承受的。在金剛石中,原子自旋可用光來(lái)控制,且可通過(guò)激光輻照達(dá)到極低溫度并能持續(xù)數(shù)日。
NDI項(xiàng)目正是利用納米金剛石的這一特性,在無(wú)需使人體降溫的前提下,實(shí)現(xiàn)了低溫自旋。該項(xiàng)目的下一步研發(fā)重點(diǎn)是繼續(xù)提高分辨率,同時(shí)使之早日成為用戶友好型技術(shù),這一技術(shù)的突破納米金剛石將會(huì)應(yīng)用在人工視網(wǎng)膜等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。
納米金剛石在醫(yī)學(xué)刀具中的應(yīng)用
納米金剛石除了傳統(tǒng)行業(yè)的使用和醫(yī)學(xué)研究及醫(yī)療方面的一些應(yīng)用,還被用于醫(yī)療器械設(shè)備或醫(yī)學(xué)刀具生產(chǎn)設(shè)計(jì)和加工制造中。醫(yī)學(xué)刀具種類繁多包含手術(shù)刀、鉆頭、銑刀、絲錐和刨刀等,這些醫(yī)學(xué)刀具大多數(shù)用不銹鋼材料生產(chǎn),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(lái)給醫(yī)學(xué)刀具做表面涂層處理。
另外一些醫(yī)學(xué)刀具對(duì)于刃口的鋒利度以及堅(jiān)硬程度有很高的要求,那么納米金剛石具有堅(jiān)硬以及不易磨損特性成為醫(yī)學(xué)刀具最佳材料之一。醫(yī)學(xué)刀具在醫(yī)生手中是強(qiáng)大的工具,是手術(shù)成功的關(guān)鍵因素之一。在醫(yī)學(xué)院里醫(yī)學(xué)生刀具就如同實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)設(shè)備或耗材一樣重要,是醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的必備工具之一。
醫(yī)學(xué)生由于主修課程不同,所要掌握的理論和實(shí)踐知識(shí)也有差異。但基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)又是相輔相成的,醫(yī)學(xué)生刀具種類繁多,不同的科室都有相應(yīng)的醫(yī)學(xué)刀具。像解剖學(xué)會(huì)用到各種手術(shù)刀具,骨科會(huì)用到醫(yī)用銑刀、骨科鉆頭、醫(yī)用絲錐等。腦科會(huì)用到手術(shù)刀、開(kāi)顱鉆、顱骨銑刀等。牙科會(huì)用到醫(yī)用鉆頭、醫(yī)用銑刀、打磨頭等。耳鼻喉等科室會(huì)用到醫(yī)用刨刀、醫(yī)用磨鉆頭、打磨頭等等。
這些醫(yī)學(xué)刀具之中有些會(huì)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(dá)到刃口鋒利,手術(shù)切口平整,減少失血,縮短手術(shù)時(shí)間等增加便利條件。
金剛石在醫(yī)療器械的生產(chǎn)加工同樣發(fā)揮重要作用,在一些醫(yī)療器械關(guān)鍵部件或者是頻繁摩擦運(yùn)動(dòng)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(dá)到設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
隨著科技的進(jìn)步相信在將來(lái),納米金剛石會(huì)更多更好的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)刀具以及醫(yī)療器械和其它行業(yè)。