Molybdendisulfid (MoS2 ) har nyligen fått uppmärksamhet bland materialvetenskapliga forskare på grund av dess förmåga att bilda tvådimensionella nanoark som grafen. Nanoarken skapas genom stapling av S–Mo–S-lager som interagerar via Van der Waals-interaktioner.
Dessutom de unika strukturella, optiska, termiska och elektrokemiska egenskaperna hos MoS2 har öppnat flera forskningsvägar inom flera områden, inklusive utvecklingen av plattformar för biomolekylavkänning och kemisk detektering, optoelektronik, superkondensatorer och batterier.
Traditionellt har kolnanostrukturer använts som en immobiliseringsplattform för DNA. För att ersätta kol med MoS2 som en effektiv elektrokemisk DNA-sensor, den elektriska ledningsförmågan hos MoS2 måste förbättras avsevärt.
Mot denna bakgrund har docent Eunah Kang och Mr. Youngjun Kim från School of Chemical Engineering and Material Science vid Chung-Ang University, Korea nyligen kommit med en elegant lösning. Duon har utvecklat en elektrokemisk DNA-biosensor som använder en grafitisk nano-lök/molybdendisulfid (MoS2 ) nanosheet-komposit, som effektivt detekterar humant papillomvirus (HPV)-16 och HPV-18, och kan fungera som en tidig diagnos av livmoderhalscancer.
"Nanolökar har grafitisk sp2 strukturer och är härledda från kristallin sp3 nanodiamanter via termisk glödgning eller laserbestrålning", förklarar Dr. Kang. Deras genombrott publicerades i Journal of Nanobiotechnology .
Forskarduon förberedde den nya elektrodytan för att undersöka DNA-kemisorption genom att möjliggöra kemisk konjugation mellan två funktionella grupper:acylbindningar på ytorna av funktionaliserade nano-lökar och amingrupper som finns på den modifierade MoS2 nanoark.
Cykliska voltammetriexperiment visade att en 1:1 kompositelektrod hade en förbättrad rektangulär form jämfört med en MoS2 nanosheetelektrod. "Detta indikerade den amorfa naturen hos nano-lökarna med böjda kollager som underlättade en förbättring av elektronisk konduktivitet jämfört med MoS2 enbart nanoark", framhäver Dr. Kang.
Dessutom mätte duon känsligheten hos deras nya elektrokemiska DNA-biosensorenhet mot HPV-16 och HPV-18 genom att använda differentiell pulsvoltammetri (DPV) teknik i närvaro av metylenblått (MB) som en redoxindikator. Dr. Kang säger, "DPV-strömtoppen sänktes efter sond-DNA-kemisorption och mål-DNA-hybridisering. Eftersom det hybridiserade DNA:t var dubbelsträngat inducerade det mindre effektiv MB elektrostatisk interkalering, vilket resulterade i en lägre oxidationstopp."
Duon fann det, jämfört med MoS2 nanosheet-elektrod, nano-löken/MoS2 nanosheet-kompositelektrod uppnådde högre strömtoppar, vilket indikerar en större förändring i differentialtoppen. Detta tillskrevs en förbättrad ledande elektronöverföring på grund av nano-löken.
Särskilt mål-DNA:n som producerats från HPV-16 och HPV-18 Siha och Hela cancercellinjer upptäcktes av den föreslagna sensorn effektivt och med hög specificitet. Följaktligen MoS2 nanoark med förbättrad elektrisk ledningsförmåga som underlättas av komplexbildning med nanolökar ger en lämplig plattform för att utveckla effektiva och effektiva elektrokemiska biosensorer för tidig diagnos av en mängd olika åkommor, inklusive livmoderhalscancer.
Dessutom kan kombinationen av nanolökar eller nanodiamanter med olika organiska biomaterial underlätta kemisk funktionalitet, elektronöverföringskonduktivitet, ljusabsorption och mer. Dessa kan i sin tur leda till innovativ sjukdomsavkänning, riktade läkemedelsleveranssystem och biomedicinsk avbildning och diagnostik.
Mer information: Youngjun Kim et al, En grafitisk nano-lök/molybdendisulfid nanoarkkomposit som en plattform för HPV-associerade cancerdetekterande DNA-biosensorer, Journal of Nanobiotechnology (2023). DOI:10.1186/s12951-023-01948-6
Tillhandahålls av Chung Ang University
