美国芝加哥大学普利兹克分子工程学院的新研究，为生物医学检测领域带来革命性突破。其开发的新型金刚石量子生物传感器，首次实现了对活细胞内信号的稳定、超灵敏监测，相关成果发表于《美国国家科学院院刊》。

电子展了解到，金刚石纳米晶体因具备独特的量子相干性，一直是量子传感器的理想材料。然而，当颗粒尺寸缩小至可被细胞吞噬的纳米级时，表面效应会导致量子信号显著衰减，成为长期制约该技术应用的关键难题。受量子点发光二极管（QLED）涂层技术启发，研究团队尝试通过表面工程优化金刚石纳米颗粒性能。

研究人员设计了一种硅氧烷聚合物外壳包裹金刚石纳米颗粒。这种材料具有生物相容性，可避免被人体免疫系统识别为异物，同时通过界面电子转移机制改善量子性能。实验表明，包壳后的传感器自旋相干时间提升4倍，荧光强度增强1.8倍，电荷稳定性显著提高。外壳不仅抑制了表面缺陷引发的信号干扰，更通过诱导电子从金刚石向壳层转移，形成“去电子化”状态，有效提升了量子信号的稳定性与灵敏度。

电子展了解到，这种“潜入”细胞的新型传感器，能够在单颗粒水平上实时追踪细胞内的动态信号变化，为早期癌症诊断、神经信号解析等前沿领域提供了全新工具。例如，通过监测细胞代谢过程中自由基浓度的细微变化，可在肿瘤形成初期识别异常细胞活动，相比传统检测手段提前数周发现病变迹象。

该研究融合量子科学、材料工程与细胞生物学，突破了纳米尺度量子传感器的性能瓶颈。随着进一步优化，这种兼具生物相容性与高灵敏度的量子工具，有望推动无创活体检测、单细胞分析等技术的跨越式发展，开启精准医学与量子生物传感深度融合的新范式。

文章来源：科技日报