Team onderzoekt tweedimensionale overgangsmetaalchalcogeniden Belangrijke biomedische toepassing, waaronder biosensing

Nano-technologieTijdstempel: 20 december 2022 5:18 uur

Bronknooppunt: 1777872

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Home > Media > Team doet onderzoek naar tweedimensionale overgangsmetaalchalcogeniden Belangrijke biomedische toepassing, waaronder biosensing

Onderzoekers presenteren de eigenschapsmodulaties van tweedimensionale overgangsmetaalchalcogeniden, inclusief hun fundamentele eigenschap, modulatiemethoden en functionalisatie. Daarnaast worden hun toepassingen als hooggevoelige biosensoren grondig besproken. CREDIT
Nano-onderzoeksenergie, Tsinghua University Press

Abstract:
Tweedimensionale materialen, zoals overgangsmetaal dichalcogenide, hebben toepassingen in de volksgezondheid vanwege hun grote oppervlak en hoge oppervlaktegevoeligheden, samen met hun unieke elektrische, optische en elektrochemische eigenschappen. Een onderzoeksteam heeft een overzichtsstudie uitgevoerd van methoden die worden gebruikt om de eigenschappen van tweedimensionaal overgangsmetaaldichalcogenide (TMD) te moduleren. Deze methoden hebben belangrijke biomedische toepassingen, waaronder biosensing.

Team onderzoekt tweedimensionale overgangsmetaalchalcogeniden Belangrijke biomedische toepassing, waaronder biosensing

Tsinghua, China | Geplaatst op 9 december 2022

Het doel van het team is om een uitgebreide samenvatting te geven van dit veelbelovende veld en de uitdagingen en kansen te laten zien die beschikbaar zijn in dit onderzoeksgebied. "In deze review richten we ons op de nieuwste methoden om eigenschappen van tweedimensionale TMD en hun toepassingen in biosensing te moduleren. We bespreken met name grondig de structuur, intrinsieke eigenschappen, eigenschapsmodulatiemethoden en biosensing-toepassingen van TMD”, zegt Yu Lei, een assistent-professor aan het Institute of Materials Research, Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University.

Sinds de ontdekking van grafeen in 2004 hebben tweedimensionale materialen, zoals TMD, veel aandacht getrokken. Vanwege zijn unieke eigenschappen kan tweedimensionale TMD dienen als de atomair dunne platforms voor energieopslag en -conversie, foto-elektrische conversie, katalyse en biosensing. TMD vertoont ook een brede bandstructuur en heeft ongebruikelijke optische eigenschappen. Nog een ander voordeel van tweedimensionale TMD is dat het tegen lage kosten in grote hoeveelheden kan worden geproduceerd.

In de volksgezondheid is betrouwbare en betaalbare in vitro en in vivo detectie van biomoleculen essentieel voor ziektepreventie en diagnose. Vooral tijdens de COVID-19-pandemie hebben mensen niet alleen geleden onder de lichamelijke ziekte, maar ook onder de psychische problemen die verband houden met uitgebreide blootstelling aan stress. Uitgebreide stress kan leiden tot abnormale niveaus van biomarkers zoals serotonine, dopamine, cortisol en epinefrine. Het is dus essentieel dat wetenschappers niet-invasieve manieren vinden om deze biomarkers in lichaamsvloeistoffen, zoals zweet, tranen en speeksel, te monitoren. Om ervoor te zorgen dat professionals in de gezondheidszorg snel en nauwkeurig de stress van een persoon kunnen beoordelen en psychische aandoeningen kunnen diagnosticeren, zijn biosensoren van groot belang in de diagnostiek, milieumonitoring en forensische industrie.

Het team beoordeelde het gebruik van tweedimensionale TMD als het functionele materiaal voor biosensing, de benaderingen om de eigenschappen van TMD te moduleren en verschillende soorten op TMD gebaseerde biosensoren, waaronder elektrische, optische en elektrochemische sensoren. “Volksgezondheidsonderzoek is altijd een belangrijke taak bij het voorkomen, diagnosticeren en bestrijden van ziekten. Het ontwikkelen van ultragevoelige en selectieve biosensoren is van cruciaal belang voor het voorkomen en diagnosticeren van ziekten”, zegt Bilu Liu, universitair hoofddocent en hoofdonderzoeker aan het Shenzhen Geim Graphene Center, Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University.

Tweedimensionale TMD is een zeer gevoelig platform voor biosensing. Deze tweedimensionale TMD-gebaseerde elektrische/optische/elektrochemische sensoren zijn gemakkelijk gebruikt voor biosensoren variërend van kleine ionen en moleculen, zoals Ca2+, H+, H2O2, NO2, NH3, tot biomoleculen zoals dopamine en cortisol, die gerelateerd zijn aan centrale zenuwziekte, en helemaal tot de complexiteit van moleculen, zoals bacteriën, virussen en eiwitten.

Het onderzoeksteam stelde vast dat ondanks de opmerkelijke mogelijkheden, veel uitdagingen met betrekking tot op TMD gebaseerde biosensoren nog moeten worden opgelost voordat ze een echte impact kunnen hebben. Ze suggereren verschillende mogelijke onderzoeksrichtingen. Het team beveelt aan om de feedbacklus, ondersteund door machine learning, te gebruiken om de testtijd te verkorten die nodig is om de database op te bouwen die nodig is om de juiste biomoleculen en TMD-paren te vinden. Hun tweede aanbeveling is het gebruik van een feedbacklus die wordt ondersteund door machine learning om de on-demand eigenschapsmodulatie en biomoleculen/TMD-database te bereiken. Wetende dat op TMD gebaseerde composieten uitstekende prestaties leveren wanneer ze in apparaten worden geconstrueerd, is hun derde aanbeveling dat oppervlaktemodificaties, zoals defecten en vacatures, worden toegepast om de activiteit van de op TMD gebaseerde composieten te verbeteren. Hun laatste aanbeveling is dat er goedkope fabricagemethoden bij lage temperatuur worden ontwikkeld om TMD te bereiden. De huidige chemische dampafzettingsmethode die wordt gebruikt om TMD te bereiden, kan leiden tot scheuren en rimpels. Een goedkope methode bij lage temperatuur zou de kwaliteit van de films verbeteren. "Nu de belangrijkste technische problemen zijn opgelost, zullen de apparaten op basis van tweedimensionale TMD de overkoepelende kandidaten zijn voor de nieuwe gezondheidszorgtechnologieën", aldus Lei.

Het Tsinghua University-team bestaat uit Yichao Bai en Linxuan Sun, en Yu Lei van het Institute of Materials Research, Tsinghua Shenzhen International Graduate School en het Guangdong Provincial Key Laboratory of Thermal Management Engineering and Materials, Tsinghua Shenzhen International Graduate School; samen met Qiangmin Yu en Bilu Liu van het Institute of Materials Research, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, en het Shenzhen Geim Graphene Center, Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute & Institute of Materials Research, Tsinghua Shenzhen International Graduate School.

Dit onderzoek wordt gefinancierd door de National Natural Science Foundation of China, het National Science Fund for Distinguished Young Scholars, het Guangdong Innovative and Entrepreneurial Research Team Program, het Shenzhen Basic Research Project, de Scientific Research Start-up Funds van de Tsinghua Shenzhen International Graduate School, en Shenzhen Fundamenteel Onderzoeksproject.

####

Over Tsinghua University Press
Over nano-onderzoeksenergie

Nano Research Energy wordt gelanceerd door Tsinghua University Press, met als doel een internationaal, open-access en interdisciplinair tijdschrift te zijn. We zullen onderzoek publiceren naar geavanceerde geavanceerde nanomaterialen en nanotechnologie voor energie. Het is gewijd aan het verkennen van verschillende aspecten van energiegerelateerd onderzoek waarbij gebruik wordt gemaakt van nanomaterialen en nanotechnologie, inclusief maar niet beperkt tot energieopwekking, conversie, opslag, behoud, schone energie, enz. Nano Research Energy zal vier soorten manuscripten publiceren, namelijk: Communicatie, onderzoeksartikelen, recensies en perspectieven in een open-access-vorm.

Over SciOpen

SciOpen is een professionele open access-bron voor het ontdekken van wetenschappelijke en technische inhoud die is gepubliceerd door de Tsinghua University Press en haar uitgeverspartners, en biedt de wetenschappelijke uitgeversgemeenschap innovatieve technologie en marktleidende capaciteiten. SciOpen biedt end-to-end services voor het indienen van manuscripten, peer review, contenthosting, analyse en identiteitsbeheer en deskundig advies om de ontwikkeling van elk tijdschrift te garanderen door een reeks opties te bieden voor alle functies zoals tijdschriftlay-out, productieservices, redactionele services, Marketing en promoties, online functionaliteit, etc. Door het publicatieproces te digitaliseren, vergroot SciOpen het bereik, vergroot het de impact en versnelt het de uitwisseling van ideeën.

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Yao Meng
Tsinghua Universitaire Pers
Kantoor: 86-108-347-0574

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: