Inicio > Prensa > El equipo realiza un estudio de calcogenuros de metales de transición bidimensionales Importante aplicación biomédica, incluida la biodetección
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| Los investigadores presentan las modulaciones de propiedades de los calcogenuros de metales de transición bidimensionales, incluidas sus propiedades fundamentales, métodos de modulación y funcionalización. Además, se discuten a fondo sus aplicaciones como biosensores altamente sensibles. CRÉDITO Nano Research Energy, Prensa de la Universidad de Tsinghua |
Abstracto:
Los materiales bidimensionales, como el dicalcogenuro de metal de transición, tienen aplicaciones en la salud pública debido a su gran área de superficie y alta sensibilidad superficial, junto con sus propiedades eléctricas, ópticas y electroquímicas únicas. Un equipo de investigación ha llevado a cabo un estudio de revisión de los métodos utilizados para modular las propiedades del dicalcogenuro de metal de transición bidimensional (TMD). Estos métodos tienen importantes aplicaciones biomédicas, incluida la biodetección.
El equipo emprende el estudio de los calcogenuros de metales de transición bidimensionales Importante aplicación biomédica, incluida la biodetección
Tsinghua, China | Publicado el 9 de diciembre de 2022
El objetivo del equipo es presentar un resumen completo de este campo prometedor y mostrar los desafíos y oportunidades disponibles en esta área de investigación. “En esta revisión, nos enfocamos en los métodos más avanzados para modular las propiedades de los TMD bidimensionales y sus aplicaciones en la biodetección. En particular, discutimos a fondo la estructura, las propiedades intrínsecas, los métodos de modulación de propiedades y las aplicaciones de biodetección de TMD”, dijo Yu Lei, profesor asistente en el Instituto de Investigación de Materiales, Escuela Internacional de Graduados de Shenzhen, Universidad de Tsinghua.
Desde que se descubrió el grafeno en 2004, los materiales bidimensionales, como TMD, han atraído una atención significativa. Debido a sus propiedades únicas, los TMD bidimensionales pueden servir como plataformas atómicamente delgadas para el almacenamiento y la conversión de energía, la conversión fotoeléctrica, la catálisis y la biodetección. TMD también muestra una estructura de banda ancha y tiene propiedades ópticas inusuales. Otro beneficio más del TMD bidimensional es que se puede producir en grandes cantidades a bajo costo.
En salud pública, la detección in vitro e in vivo confiable y asequible de biomoléculas es esencial para la prevención y el diagnóstico de enfermedades. Especialmente durante la pandemia de COVID-19, las personas sufrieron no solo la enfermedad física, sino también los problemas psicológicos relacionados con la exposición prolongada al estrés. El estrés extenso puede resultar en niveles anormales de biomarcadores como la serotonina, la dopamina, el cortisol y la epinefrina. Por lo tanto, es esencial que los científicos encuentren formas no invasivas de monitorear estos biomarcadores en los fluidos corporales, como el sudor, las lágrimas y la saliva. Para que los profesionales de la salud evalúen de manera rápida y precisa el estrés de una persona y diagnostiquen enfermedades psicológicas, los biosensores son de gran importancia en las industrias de diagnóstico, monitoreo ambiental y forense.
El equipo revisó el uso de TMD bidimensional como material funcional para la biodetección, los enfoques para modular las propiedades de TMD y diferentes tipos de biosensores basados en TMD, incluidos sensores eléctricos, ópticos y electroquímicos. “El estudio de la salud pública es siempre una tarea importante en la prevención, el diagnóstico y la lucha contra las enfermedades. El desarrollo de biosensores ultrasensibles y selectivos es fundamental para la prevención y el diagnóstico de enfermedades”, dijo Bilu Liu, profesor asociado e investigador principal en Shenzhen Geim Graphene Center, Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University.
El TMD bidimensional es una plataforma muy sensible para la biodetección. Estos sensores bidimensionales eléctricos/ópticos/electroquímicos basados en TMD se han utilizado fácilmente para biosensores que van desde pequeños iones y moléculas, como Ca2+, H+, H2O2, NO2, NH3, hasta biomoléculas como la dopamina y el cortisol, que están relacionados con la actividad central. enfermedad nerviosa, y todo el camino a la complejidad de las moléculas, como bacterias, virus y proteínas.
El equipo de investigación determinó que, a pesar de los notables potenciales, aún deben resolverse muchos desafíos relacionados con los biosensores basados en TMD antes de que puedan tener un impacto real. Sugieren varias posibles direcciones de investigación. El equipo recomienda que se utilice el ciclo de retroalimentación asistido por el aprendizaje automático para reducir el tiempo de prueba necesario para construir la base de datos necesaria para encontrar las biomoléculas y los pares de TMD adecuados. Su segunda recomendación es el uso de un circuito de retroalimentación asistido por aprendizaje automático para lograr la modulación de propiedades bajo demanda y la base de datos de biomoléculas/TMD. Sabiendo que los compuestos basados en TMD muestran un rendimiento excelente cuando se construyen en dispositivos, su tercera recomendación es que se adopten modificaciones superficiales, como defectos y vacantes, para mejorar la actividad de los compuestos basados en TMD. Su última recomendación es que se desarrollen métodos de fabricación de bajo costo a baja temperatura para preparar TMD. El método actual de deposición de vapor químico utilizado para preparar TMD puede provocar grietas y arrugas. Un método de baja temperatura y bajo costo mejoraría la calidad de las películas. “A medida que se resuelvan los problemas técnicos clave, los dispositivos basados en TMD bidimensional serán los principales candidatos para las nuevas tecnologías de atención médica”, dijo Lei.
El equipo de la Universidad de Tsinghua incluye a Yichao Bai y Linxuan Sun, y Yu Lei del Instituto de Investigación de Materiales, la Escuela Internacional de Graduados Tsinghua Shenzhen y el Laboratorio Provincial Clave de Ingeniería y Materiales de Gestión Térmica de Guangdong, la Escuela Internacional de Graduados Tsinghua Shenzhen; junto con Qiangmin Yu y Bilu Liu del Instituto de Investigación de Materiales, Escuela Internacional de Graduados Tsinghua Shenzhen, y el Centro de Grafeno Geim de Shenzhen, Instituto Tsinghua-Berkeley Shenzhen e Instituto de Investigación de Materiales, Escuela Internacional de Graduados Tsinghua Shenzhen.
Esta investigación está financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Fondo Nacional de Ciencias para Jóvenes Académicos Distinguidos, el Programa de Equipos de Investigación Innovadores y Empresariales de Guangdong, el Proyecto de Investigación Básica de Shenzhen, los Fondos de Inicio de Investigación Científica en la Escuela Internacional de Graduados de Tsinghua Shenzhen, y Proyecto de Investigación Básica de Shenzhen.
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