最近发表在《化学工程杂志》上的一篇论文 证明了使用基于碳纤维纸 (CFP)-碳化钛/MXene (Ti 3 C 2 T X )-二硫化钼 (MoS 2 ) (CMM) 的电化学界面进行多种生物分析的可行性在复杂的生物流体中。
碳基材料，如碳纳米管和石墨烯，由于其较大的比表面积、良好的生物相容性和重量轻等优点，在可穿戴传感器的制造中受到了广泛关注。此外，碳材料的固有导电性有助于制造基于电信号的传感平台。
电化学技术对生物标志物检测的意义
光学和电化学技术可有效确定体液中的生物标志物。具体而言，电化学传感器由于其简单、快速、低成本、固有的小型化和卓越的分析性能，可以满足可穿戴监测设备的要求。
尽管开发了几种基于玻璃碳电极的电化学传感器来检测不同的生物分子，但由于难以实现小型化和便携性以及复杂的抛光步骤，其有效性受到限制。
三维 (3D) CFP 由于其丰富的电活性位点、良好的柔韧性和超高的电导率，最近作为柔性导电基板而备受关注。CFP由交叉排列的碳纤维组成，可以很容易地被其他具有优异性能的材料功能化，以满足碳纤维复合材料的所有性能方面。
二维 (2D) 过渡金属广泛用于制造生物传感器。其中，MXene 显示出巨大的潜力，因为其高比表面积使得基于它的纳米结构即使在小尺寸内也具有大的有效面积。
MoS 2 -MXene异质结构的合成可以整合MoS 2和MXene的特性，从而提高传感性能。MXene-MoS 2异质结构的多层和二维结构具有非常大的表面积，有利于许多分子的结合，并表现出优异的结构稳定性、催化性能、导电性和优异的电化学性能。
因此，MoS 2 -MXene 异质结构和柔性 3D CFP 基板的集成可能会导致开发用于早期诊断多种生物标志物的通用柔性传感平台。
在这项研究中，研究人员合成了一个基于 CMM 的传感平台，并评估了它作为一种灵活的电化学生物传感界面的有效性，用于超灵敏地检测生物流体中的几种生物分子。
四种生物分子，包括微核糖核酸 (miRNA)、多巴胺 (DA)、尿酸 (UA) 和抗坏血酸 (AA)，用于评估合成界面的功能。
最初，将葡萄糖溶解在去离子水中以获得均匀的溶液，然后将 MXene 添加到溶液中。将所得溶液超声处理五分钟。随后，加入硫脲和钼酸钠二水合物并将混合物搅拌30分钟。
然后将混合溶液在200摄氏度下加热24小时，所得产物用去离子水通过离心清洗3-4次并真空干燥。最终，通过将真空干燥的样品在500摄氏度下煅烧4小时获得MoS 2 -MXene异质结构复合物。
CMM电极的合成
最初，将处理过的 CFP 放置在具有疏水表面的板上，并将 MXene-MoS 2复合材料均匀地涂覆在 CFP 上。随后，将涂有MXene-MoS 2的亲水CFP在37摄氏度下干燥以获得CMM传感电极。
制造样品的评估
环境扫描电子显微镜 (SEM) 和 X 射线光电子能谱 (XPS) 光谱仪分别用于检查 CMM 电极的形态和微观结构以及化学价结构和元素组成。使用 X 射线衍射 (XRD) 方法对制造的电极的晶体结构进行了表征。
CHI760E 电化学工作站采用传统的三电极系统，包含由银/氯化银参比电极、铂丝/对电极和电极夹/工作电极固定的 CFP。研究人员还进行了 DA、UA、AA 和 miRNA 测定，以评估 CMM 传感平台的分析性能，并在真实人类尿液和血清样本中进行电化学分析，以评估制造的柔性 CMM 界面在复杂生物流体中的分析能力。
学习的重点
成功制作了多功能 CMM 传感接口以检测多级生物标志物。CMM电化学界面包含交错的碳纤维，MoS 2 -MXene异质结构覆盖有MoS 2纳米片阵列，这使得生物分子的局部富集可以提高生物分子的捕获效率。因此，CMM 电极结构作为测定 miRNA、DA、UA 和 AA 的有效界面，具有出色的重现性和灵敏度。
具体而言，在检测 miRNA 时可以观察到极高的灵敏度。在临床分析过程中，合成的电化学界面在复杂的生物流体(如人尿和血清样本)中有效工作。
灵活的 CMM 界面表现出出色的导电性和电催化性能。因此，该界面可用于同时超灵敏检测 UA、DA 和 AA，具有较低的检测限和较宽的线性范围，并且由于催化性能强而无需进一步修改。
基于 CMM 传感界面的这种优异的电化学性能，通过在 CMM 电极上电沉积金纳米颗粒来引入捕获探针。捕获探针触发了杂交链式反应，有助于在辣根过氧化物酶 (HRP) 的催化剂驱动扩增下实现对 miRNA 的超灵敏检测。基于 CMM 的 miRNA 生物传感器在临床患者血清中表现出卓越的检测和分析性能。
总之，本研究的结果表明，一次性和灵活的 CMM 电化学界面可以有效地用于测定生物流体中的生物分子。因此，这些传感器可以潜在地用于临床应用。