Les matériaux bidimensionnels, comme le dichalcogénure de métal de transition, ont des applications en santé publique en raison de leur grande surface et de leurs sensibilités de surface élevées, ainsi que de leurs propriétés électriques, optiques et électrochimiques uniques. Une équipe de recherche a entrepris une étude de revue des méthodes utilisées pour moduler les propriétés du dichalcogénure de métal de transition bidimensionnel (TMD). Ces méthodes ont d’importantes applications biomédicales, y compris la biodétection.
Les travaux de l’équipe sont publiés dans la revue Énergie de recherche nanométrique.
L’objectif de l’équipe est de présenter un résumé complet de ce domaine prometteur et de montrer les défis et les opportunités disponibles dans ce domaine de recherche.
« Dans cette revue, nous nous concentrons sur les méthodes de pointe pour moduler les propriétés du TMD bidimensionnel et leurs applications dans la biodétection. En particulier, nous discutons en profondeur de la structure, des propriétés intrinsèques, des méthodes de modulation des propriétés et des applications de biodétection. de TMD », a déclaré Yu Lei, professeur adjoint à l’Institut de recherche sur les matériaux de la Shenzhen International Graduate School de l’Université Tsinghua.
Depuis la découverte du graphène en 2004, les matériaux bidimensionnels, tels que le TMD, ont attiré une attention considérable. En raison de ses propriétés uniques, le TMD bidimensionnel peut servir de plates-formes atomiquement minces pour le stockage et la conversion d’énergie, la conversion photoélectrique, la catalyse et la biodétection. TMD affiche également une structure à large bande et possède des propriétés optiques inhabituelles. Encore un autre avantage du TMD bidimensionnel est qu’il peut être produit en grande quantité à un faible coût.
En santé publique, une détection in vitro et in vivo fiable et abordable des biomolécules est essentielle pour la prévention et le diagnostic des maladies. Surtout pendant la pandémie de COVID-19, les gens ont souffert non seulement de la maladie physique, mais aussi des problèmes psychologiques liés à une exposition prolongée au stress.
Un stress intense peut entraîner des niveaux anormaux de biomarqueurs tels que la sérotonine, la dopamine, le cortisol et l’épinéphrine. Il est donc essentiel que les scientifiques trouvent des moyens non invasifs de surveiller ces biomarqueurs dans les fluides corporels, tels que la sueur, les larmes et la salive. Pour que les professionnels de la santé puissent évaluer rapidement et avec précision le stress d’une personne et diagnostiquer une maladie psychologique, les biocapteurs revêtent une importance significative dans les diagnostics, la surveillance environnementale et les industries médico-légales.
L’équipe a examiné l’utilisation du TMD bidimensionnel comme matériau fonctionnel pour la biodétection, les approches pour moduler les propriétés du TMD et différents types de biocapteurs basés sur le TMD, notamment les capteurs électriques, optiques et électrochimiques.
« L’étude de la santé publique est toujours une tâche majeure dans la prévention, le diagnostic et la lutte contre les maladies. Le développement de biocapteurs ultrasensibles et sélectifs est essentiel pour la prévention et le diagnostic des maladies », a déclaré Bilu Liu, professeur agrégé et chercheur principal au Shenzhen Geim Graphene Center. , École supérieure internationale de Shenzhen, Université Tsinghua.
Le TMD bidimensionnel est une plate-forme très sensible pour la biodétection. Ces capteurs électriques/optiques/électrochimiques bidimensionnels à base de TMD ont été facilement utilisés pour des biocapteurs allant de petits ions et molécules, tels que Ca2+, H+, H2O2, NO2, NH3, à des biomolécules telles que la dopamine et le cortisol, qui sont liées à la centrale maladie nerveuse, et jusqu’aux complexités moléculaires, telles que les bactéries, les virus et les protéines.
L’équipe de recherche a déterminé que malgré les potentiels remarquables, de nombreux défis liés aux biocapteurs à base de TMD doivent encore être résolus avant qu’ils puissent avoir un impact réel. Ils suggèrent plusieurs directions de recherche possibles. L’équipe recommande que la boucle de rétroaction assistée par l’apprentissage automatique soit utilisée pour réduire le temps de test nécessaire pour construire la base de données nécessaire pour trouver les biomolécules et les paires TMD appropriées.
Leur deuxième recommandation est l’utilisation d’une boucle de rétroaction assistée par apprentissage automatique pour réaliser la modulation des propriétés à la demande et la base de données biomolécules/TMD. Sachant que les composites à base de TMD présentent d’excellentes performances lorsqu’ils sont intégrés dans des dispositifs, leur troisième recommandation est que des modifications de surface, telles que des défauts et des lacunes, soient adoptées pour améliorer l’activité des composites à base de TMD.
Leur dernière recommandation est que des méthodes de fabrication peu coûteuses à basse température soient développées pour préparer le TMD. La méthode actuelle de dépôt chimique en phase vapeur utilisée pour préparer le TMD peut entraîner des fissures et des plis. Une méthode à faible coût et à basse température améliorerait la qualité des films. « Au fur et à mesure que les principaux problèmes techniques seront résolus, les appareils basés sur le TMD bidimensionnel seront les principaux candidats pour les nouvelles technologies de la santé », a déclaré Lei.
Plus d’information:
Kaiqiang Wang et al, Générateurs d’électricité à eau bio-inspirés : des mécanismes fondamentaux aux applications pratiques, Énergie de recherche nanométrique (2022). DOI : 10.26599/NRE.2023.9120042
Fourni par Tsinghua University Press