目前存在的能够达到原子级分辨率的分子成像技术往往受到低温、真空等条件或大量的样品数量的限制。基于金刚石中氮- 空位中心（NV）的自旋相关的光致发光的量子传感器具有在环境条件下以原子分辨率实现单分子检测的巨大潜力。金刚石纳米颗粒也可以用植入的NV中心制备，从而产生能够运送到生物体系中的独特的纳米传感器。因此，这种技术可以提供前所未有的条件来观察生理条件下单个生物分子的结构和功能，以及用原子级分辨率在量子水平上观察生物过程。然而，未经修饰的纳米金刚石在生物环境中会严重聚集。因此，我们开发了使用衍生自天然白蛋白的PEG复合高分子的生物高分子修饰策略。这些经过生物高分子修饰的纳米金刚石被发现在所有测试的生物缓冲液中以及在一个很宽的pH范围内（pH 2-8）下都是高度稳定的，没有任何聚集。此外，该蛋白质衍生的生物聚合物提供了大量来自氨基酸残基的正交官能团，这也为生物分子的后修饰提供了便利。我们正在进一步开发这种修饰过的纳米金刚石作为非侵入式量子检测和超极化核磁共振成像的多功能生物探针。
代表性成果：
Weina Liu, Boris Naydenov, Sabyasachi Chakrabortty, Bettina Wuensch, Kristina Hübner, Sandra Ritz, Helmut Cölfen, Holger Barth, Kaloian Koynov, Haoyuan Qi, Robert Leiter, Rolf Reuter, Jörg Wrachtrup, Felix Boldt, Jonas Scheuer, Ute Kaiser, Miguel Sison, Theo Lasser, Philip Tinnefeld, Fedor Jelezko, Paul Walther, Yuzhou Wu*, Tanja Weil*, Fluorescent Nanodiamond–Gold Hybrid Particles for Multimodal Optical and Electron Microscopy Cellular Imaging, Nano Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02456
Yuzhou Wu*, Fedor Jelezko, Martin Plenio, Tanja Weil*, Diamond Quantum Devices in Biology, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 6586-6598.
Yuzhou Wu*,Anna Ermakova,Weina Liu,Goutam Pramanik,Minh Vu,Andrea Kurz,Liam McGuinness,Boris Naydenov,Susanne Hafner,Rolf Reuter,Joerg Wrachtrup,Dominique Böcking,Junichi Isoya,Thomas Simmet,Fedor Jelezko*,Tanja Weil*,Programmable Biopolymers for Advancing Biomedical Applications of Fluorescent Nanodiamonds,Adv.Funct.Mater.,2015,25,6576-6585.
