对于将金刚石用于检测微量病原体的方法的期待正在上升。在病毒感染早期，由于样本中的病毒含量非常少，有时会错判。日本量子科学技术研究开发机构等开发出了无需使用特殊装置即可进行高灵敏度检测的方法。到2050年，病毒和癌症的诊断及基础研究可能会普遍使用金刚石。
利用发光物质观察对象物体的技术在医疗现场和研究中得到广泛应用。例如，通过从患者身上采集的组织诊断疾病，通过显微镜或者PCR法调查是否有病毒，检测出少量的细胞和分子等，用途非常广泛。
然而，利用该技术时，细胞发出的光和杂质的光等会产生干扰，可能会出现假阳性。如果能消除产生干扰的背景颜色，就可以更清晰地进行辨别，灵敏度也就能提高。研究团队利用纳米（1纳米为10亿分之1米）级金刚石开发出了能解决这个问题的方法。
金刚石是由碳构成的，但有些金刚石里面混有杂质氮。如果是内部的碳原子被氮原子（N）和没有原子的空位（V）所取代形成“NV（氮-空位）中心”结构，那么照射绿光时就会发红光。
研究团队利用人造金刚石人工制作了每100纳米拥有40～50个NV中心的纳米金刚石。NV中心分别携带电子。电子旋转的方向通常各不相同，但照射激光的话就会朝着相同的方向旋转。研究团队利用了NV中心在电子旋转方向相同时发强光，方向不同时发弱光的性质。
将荧光纳米金刚石放入细胞中拍摄的照片（左）；利用传统方法对细胞的线粒体进行了荧光染色的照片（右）（图片由量子科学技术研究开发机构的五十岚龙治组长提供）
向纳米金刚石照射长周期激光时发弱光，照射短周期激光时则在同一方向发出强光。因此，研究团队通过交替照射长周期和短周期的激光实现了闪烁。
而产生干扰的背景光则无论激光周期长短都会发出相同强度的光，而通过控制激光的强度则可以改变背景光的强弱。所以研究团队将长周期激光的强度减弱到比短周期激光还要弱的程度，使得照射长周期激光时背景光发弱光。
这样一来，背景颜色与纳米金刚石在刚好相反的时间闪烁，更容易进行区分。与以往的方法相比，新方法的对象物光强度提高到了背景光强度的100倍以上。研究团队将荧光纳米金刚石放入细胞和线虫中测试是否会发光，确认纳米金刚石的部分能成像。
如果能开发出在病毒等物质上附着纳米金刚石的方法，即使数量非常少也能以高灵敏度检测到病毒。另外，如果可以测量随着癌症或痴呆症的发展而在体内增加的物质，还有助于实现这些疾病的早期诊断。
研究团队此前也开发过使用纳米金刚石的荧光检测法，但需要使用复杂且昂贵的微波发射装置。此次采用的激光装置仅数十万日元。纳米级人造金刚石的价格也很低，量子科学技术研究开发机构的五十岚龙治组长表示：“即使算上加工荧光纳米金刚石的费用，成本也比普通的荧光试剂低。”
还有望用于HIV检测
将荧光纳米金刚石用于细胞成像是在进入21世纪之后的事情。台湾的研究团队最先着眼于既不会褪色，也没有毒性的纳米金刚石。而由下村脩博士发现并于2008年获得诺贝尔化学奖的绿色荧光蛋白（GFP）等目前使用的荧光染料则存在褪色的问题。
| 有关荧光纳米金刚石的研究动向与前景 | |
| 2005年 | 台湾研究团队报告制作NV中心结构纳米金刚石的方法，并在细胞上验证了效果 |
| 2008年 | 美国哈佛大学等报告利用荧光纳米金刚石制作出了高灵敏度传感器 |
| 2020年 | 英国研究团队报告利用荧光纳米金刚石成功发现了HIV早期患者 |
| 2021年 | 日本量子科学技术研究开发机构报告向荧光纳米金刚石照射激光可实现高灵敏度检测的方法 |
| 2020年代后半期 | 用于病毒和疾病的生物标志物检测 |
| 2050年前后 | 广泛应用于研究和医疗现场等 |
美国哈佛大学等2008年在英国科学期刊《自然》上发表了利用荧光纳米金刚石制作高灵敏度传感器的论文。以此为契机，全球兴起了将荧光纳米金刚石作为检测细胞的氢离子浓度（ｐH）、磁场和温度等的传感器利用的研究。
基于“量子力学”的物理定律，利用其特性开发的量子传感器有望实现比传统传感器灵敏度更高的检测。如果利用荧光纳米金刚石NV中心的量子特性，分子的检测灵敏度会变得非常高，有望检测此前无法检测的物质。
2020年，英国的研究团队宣布利用荧光纳米金刚石从感染早期的患者样本中检测出了艾滋病病毒（HIV）。量子科学技术研究开发机构的小组负责人五十岚表示，“5年后有望用于检测感染症和疾病的生物标志物”。
日文：藤井宽子、《日经产业新闻》，2021/08/20
中文：JST客观日本编辑部
