Disolfuro di molibdeno (MoS2 ) ha recentemente attirato l'attenzione dei ricercatori di scienza dei materiali grazie alla sua capacità di formare nanofogli bidimensionali come il grafene. I nanofogli vengono creati impilando strati S–Mo–S che interagiscono tramite le interazioni di Van der Waals.
Inoltre, le proprietà strutturali, ottiche, termiche ed elettrochimiche uniche del MoS2 hanno aperto molteplici strade di ricerca in diversi campi, tra cui lo sviluppo di piattaforme di rilevamento di biomolecole e sostanze chimiche, optoelettronica, supercondensatori e batterie.
Tradizionalmente, le nanostrutture di carbonio sono state impiegate come piattaforma di immobilizzazione per il DNA. Per sostituire il carbonio con MoS2 come efficace sensore elettrochimico del DNA, la conduttività elettrica del MoS2 deve essere notevolmente migliorato.
In questo contesto, la professoressa associata Eunah Kang e il signor Youngjun Kim della Scuola di ingegneria chimica e scienza dei materiali dell'Università di Chung-Ang, in Corea, hanno recentemente trovato una soluzione elegante. Il duo ha sviluppato un biosensore elettrochimico del DNA utilizzando una nano-cipolla grafitica/bisolfuro di molibdeno (MoS2 ) composito di nanofogli, che rileva efficacemente il papillomavirus umano (HPV)-16 e HPV-18 e può servire come diagnosi precoce del cancro cervicale.
"Le nano-cipolle possiedono la sp2 grafitica strutture e derivano dalla sp3 cristallina nanodiamanti tramite ricottura termica o irradiazione laser", spiega il Dr. Kang. La loro scoperta è stata pubblicata sul Journal of Nanobiotechnology .
I due ricercatori hanno preparato la nuova superficie dell'elettrodo per sondare il chemisorbimento del DNA consentendo la coniugazione chimica tra due gruppi funzionali:legami acilici sulle superfici di nano-cipolle funzionalizzate e gruppi amminici presenti sul MoS2 modificato. nanofogli.
Esperimenti di voltammetria ciclica hanno rivelato che un elettrodo composito 1:1 aveva una forma rettangolare migliorata rispetto a quella di un elettrodo MoS2 elettrodo a nanofogli. "Ciò indicava la natura amorfa delle nano-cipolle con strati di carbonio curvi che facilitavano un miglioramento della conduttività elettronica rispetto al MoS2 nanosheet," sottolinea il Dr. Kang.
Inoltre, i due hanno misurato la sensibilità del loro nuovo dispositivo biosensore elettrochimico del DNA nei confronti dell'HPV-16 e dell'HPV-18 impiegando la tecnica della voltammetria a impulsi differenziali (DPV) in presenza di blu di metilene (MB) come indicatore redox. Il Dr. Kang afferma:"Il picco di corrente del DPV è stato abbassato dopo il chemisorbimento del DNA della sonda e l'ibridazione del DNA target. Poiché il DNA ibridato era a doppio filamento, ha indotto un'intercalazione elettrostatica MB meno efficace, con conseguente picco di ossidazione inferiore."
I due hanno scoperto che, rispetto alla MoS2 elettrodo a nanofogli, il nano-cipolla/MoS2 L'elettrodo composito in nanosheet ha raggiunto picchi di corrente più elevati, indicando un cambiamento maggiore nel picco differenziale. Ciò è stato attribuito a un maggiore trasferimento di elettroni conduttivi dovuto alla nano-cipolla.
In particolare, i DNA bersaglio prodotti dalle linee cellulari tumorali HPV-16 e HPV-18 Siha e Hela sono stati rilevati dal sensore proposto in modo efficace e con elevata specificità. Di conseguenza, MoS2 nanofogli con conduttività elettrica migliorata facilitata dalla complessazione con nano-cipolle forniscono una piattaforma adatta per lo sviluppo di biosensori elettrochimici efficaci ed efficienti per la diagnosi precoce di un'ampia varietà di disturbi, compreso il cancro cervicale.
Inoltre, la combinazione di nano-cipolle o nanodiamanti con diversi biomateriali organici può facilitare la funzionalità chimica, la conduttività del trasferimento di elettroni, l’assorbimento della luce e altro ancora. Questi, a loro volta, possono portare a sistemi innovativi di rilevamento delle malattie, sistemi di somministrazione mirata di farmaci e diagnostica e imaging biomedico.
Ulteriori informazioni: Youngjun Kim et al, Un composito di nanofogli di nano-cipolla/disolfuro di molibdeno grafitico come piattaforma per biosensori del DNA che rilevano il cancro associati all'HPV, Journal of Nanobiotechnology (2023). DOI:10.1186/s12951-023-01948-6
Fornito dall'Università di Chung Ang
