一项发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究表明，利用微小的纳米金刚石制成的量子传感器，有望让科学家以前所未有的精度观察细胞内的离子通道活动，从而推动更高效药物的开发。当纳米金刚石中的一个碳原子被氮原子取代，形成氮空位（NV）中心时，该金刚石便获得弱磁性。电磁场会影响NV中心的量子自旋态，进而改变其对光的响应模式。由于NV中心无毒，科学家一直希望将其用作生物传感器，但此前对NV探测器在复杂生物环境中的行为了解有限。

Liam Hall及其同事通过数学建模，分析了基于NV中心的纳米金刚石探测器在细胞离子通道附近的量子行为。离子通道是控制带电粒子（如钠、钾、钙离子）进出细胞的“闸门”，其开闭状态与神经信号传导、肌肉收缩等生理过程密切相关。研究团队报告称，该探测器的灵敏度足以分辨单个离子通道的“开”和“关”状态，且不受水分子热运动、细胞膜磁场或外部静电场等背景噪声的干扰。他们提出，这种量子传感器能以更高的时间和空间分辨率探测离子通道功能，相比现有电生理技术（如膜片钳），创伤性更低，且无需对细胞进行复杂操作。

这一技术突破为药物发现提供了新工具：许多疾病（如癫痫、心律失常、神经退行性疾病）与离子通道功能异常相关，而传统药物筛选方法难以实时监测单个通道的活性。纳米金刚石传感器有望实现高通量、高精度的药物效果评估，加速靶向离子通道的候选药物开发。