纳米金刚石（NDs）是一类以sp³杂化碳构成的金刚石晶体为内核的纳米材料。它们不仅继承了体相金刚石卓越的机械强度与物理光学性能，虽然在尺寸、形貌和表面化学特征上表现出多样性，但均具备极高的比表面积。其化学惰性的碳核内部可容纳特定的晶格杂质与缺陷，结合其高度可调控的表面化学性质，极大拓宽了材料的应用边界。大量的体内外研究证实，NDs表现出优异的生物相容性、低毒性以及良好的机体耐受性。通过对其表面进行特异性修饰，可精准调控其宏观物理化学性质（如亲疏水性与胶体稳定性）及微观特性（如反应活性），从而满足不同应用场景的定制化需求。
在生物医学研究领域，将生物活性分子高效偶联至纳米颗粒表面是实现其功能化的核心步骤。与其他非碳基纳米材料相比，NDs在表面修饰的便捷性与灵活性上展现出巨大优势。然而，在进行下游表面衍生化反应之前，必须对NDs进行严格的除杂与表面化学状态均一化处理。这一步骤对于提升材料纯度、精确控制后续接枝反应，以及最大化发挥氮-空位（NV）色心在荧光纳米金刚石（FNDs）中的光学性能至关重要。目前，业界最常用的表面均一化策略包括羧基化、羟基化、氢化、卤化、胺化及表面石墨化等。
艾普东生物致力于提供多种表面官能团修饰的红色、绿色、多色的高品质FNDs。红色FNDs内部带负电荷的氮-空位（NV-）色心具备独特的量子磁光耦合特性，其电子自旋态可通过光探测磁共振（ODMR）技术实现光学读出。由于其量子自旋态对局域微环境的变化极其敏感，因此可通过监测NV色心的荧光信号变化，实现对微观物理场的高灵敏量子传感。此外，我们还提供内嵌H3色心（亦称NVN色心）的绿色FNDs产品。H3色心由两个氮原子围绕一个晶格空位构成，在蓝光激发下可发射明亮的绿光。与NV-色心一样，H3色心具有极高的发光稳定性，不存在光漂白与光闪烁现象，是理想的长期生物示踪探针。
红色FND结构
NV-中心
绿色FND结构
H3中心
多色FND结构
NV/NVN中心
表1. 不同颜色FNDs的荧光特性
| 荧光颜色 | 峰值激发 | 峰值排放 | 多光子激发 | 量子产率 | 荧光寿命 | 亮度（单个染料分子 vs. 单个 120 nm 颗粒） |
| 红色（NV-中心） | 570 nm | 680 nm | 700 nm，810 nm | 0.7 | 13 ns | 亮度比 A647 高约 70 倍 |
| 绿色（H3 中心） | 480 nm | 520 nm | 750-850 nm | – | 20 ns | 与FITC相比，约90倍 |
| 红/绿 (NV/NVN中心) | 480、570 nm | 520、575、680 nm | 700-900 nm | – | – | – |
在NDs的制备过程中，sp²杂化碳结构和金属杂质会污染NDs表面。通过氧化处理去除表面杂质，会在NDs表面形成羧基（COOH）。NDs表面生成的COOH基团可通过胺的共价结合形成酰胺键，从而提供可靠的功能化策略。在各种表面功能化的纳米金刚石中，羧基化的纳米金刚石可作为后续改性以满足其他应用需求的通用起点。
| 产品 | 粒径 | NV中心含量 |
| 红色FNDs | ||
| 羧基化20nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量< 1ppm | 20-25 nm | < 1 ppm NV |
| 羧基化30nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~1.5ppm | 30-35 nm | ~1.5 ppm NV |
| 羧基化40 nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~1.5ppm | 40-45 nm | ~1.5 ppm NV |
| 羧基化50nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~2ppm | 50-55 nm | ~2 ppm NV |
| 羧基化60nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量<1ppm | 60-65 nm | <1 ppm NV |
| 羧基化70nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~3ppm | 70-75 nm | ~2 ppm NV |
| 羧基化70nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~2ppm | 70-75 nm | ~3 ppm NV |
| 羧基化90nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~3ppm | 90-100 nm | ~3 ppm NV |
| 羧基化100nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~3ppm | 100-110 nm | ~3 ppm NV |
| 羧基化100 nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~3ppm | 100 nm | ~3 ppm NV |
| 羧基化100nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~1.5ppm | 100 nm | ~1.5 ppm NV |
| 羧基化120nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~3ppm | 120-130nm | ~3 ppm NV |
| 羧基化140 nm红色荧光纳米金刚石，NV中心含量~3ppm | 140-150 nm | ~3 ppm NV |
| 绿色FNDs | ||
| 羧基化70nm绿色荧光纳米金刚石 | 70-80 nm | - |
| 羧基化90nm绿色荧光纳米金刚石 | 90 nm | - |
| 羧基化120nm绿色荧光纳米金刚石 | 120 nm | - |
| 羧基化120nm绿色荧光纳米金刚石，由合成的 Ib 型金刚石制备 | 120 nm | - |
| 羧基化140nm绿色荧光纳米金刚石 | 140 nm | - |
羧基化多色荧光纳米金刚石
艾普东生物公司还提供一款创新的双色FNDs。该产品在单一颗粒内巧妙集成了发出红至近红外荧光的NV色心和发出绿色荧光的H3色心。其中，H3色心赋予了该材料卓越的绿色荧光标记与示踪能力；而NV色心则凭借其独特的量子态对环境高度敏感的特性，使其成为极佳的微观物理场探测器。这款双色发光的并具有量子传感的FNDs，将为生物医学和多重传感应用开辟新的前景。
| 产品 | 粒径 | NV中心含量 |
| 羧基化700nm绿色/红色荧光纳米金刚石（NVN/NV 中心），去离子水中，由合成的 Ib 型金刚石制备 | 700 nm | - |
| 羧基化100-120nm黄色荧光纳米金刚石（NV/NVN 中心组合），在去离子水中 | 120 nm | - |
由于羟基（-OH）能够兼容极其广泛的后续化学修饰反应，因此，利用高密度羟基对NDs表面进行均一化处理，已成为业界最主流的表面标准化方法之一。
| 产品 | 粒径 | NV中心含量 |
| 40nm羟基化红色荧光纳米金刚石悬浮液，zeta电位 +25mV，~1 ppm NV | 40-50 nm | ~1 ppm NV |
| 60nm羟基化红色荧光纳米金刚石悬浮液，zeta电位 +25mV，~1.5 ppm NV | 60-70 nm | ~1.5 ppm NV |
| 100nm羟基化红色荧光纳米金刚石悬浮液，zeta电位 +25mV，~2 ppm NV | 100 nm | ~2 ppm NV |
| 100nm羟基化红色荧光纳米金刚石悬浮液，zeta电位 +18mV，~3 ppm NV | 100 nm | ~3 ppm NV |
我们的表面氢化工艺能够为FNDs提供高度同质化的表面化学状态，极大提升了材料的反应活性。该技术支持高度特异性的接枝路线，并在界面处生成异常稳固的碳-碳（C-C）共价键。这种强大的化学键合赋予了FNDs极佳的抗氧化与抗水解性能，确保了表面修饰层在复杂环境下的长期稳定性。
| 产品 | 粒径 | NV中心含量 |
| 50nm氢化红色荧光纳米金刚石悬浮液 | 50 nm | - |
| 100nm氢化红色荧光纳米金刚石悬浮液，+30mV，2-3 ppm NV | 100 nm | 2-3 ppm NV |
| 100nm氢化红色荧光纳米金刚石粉末，2-3ppm NV | 100 nm | 2-3 ppm NV |
尺寸小于15 nm的荧光金刚石颗粒的荧光强度和数量通常非常低。这些颗粒不适用于直接细胞成像，需要用户配备高度先进的光学设备才能有效使用。颗粒的亮度取决于其尺寸。如果需要小尺寸颗粒，尺寸在20 nm至40 nm范围内的FNDs是兼顾亮度和尺寸的最佳选择。这些FNDs适用于细胞内成像和单分子追踪。如下所示，20纳米FND聚集体的亮度足够高，可以在共聚焦显微镜下被细胞内化后检测到。
图1. 在MDA-MB-231乳腺癌细胞中，用488nm激光激发，对浓度为50μg/mL的20nm羧基化红色FNDs进行体外成像，孵育48小时后，检测波长范围为650-720nm
