2D Tài liệu về Sinh học

Chengye Dong^1,3,5,**, Derrick Butler^2,3,4,**, Rui Zhao, Yonghong Cheng⁵, Joshua A. Robinson^1,3,4*, Aida Ebrahimi^2,3,4*

¹Department of Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA, ²School of Electrical Engineering and Computer Science, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA, ³Materials Research Institute, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA, ⁴Center for Atomically Thin Multifunctional Coatings, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA, ⁵State Key Lab of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, People’s Republic of China

Material Matters, 2019, 14.1

* E-mail: [email protected] và [email protected]
** Những tác giả này đóng góp không kém.

Article Sections

Giới thiệu
Tổng hợp 2D Vật liệu cho Ứng dụng dao
động sinh học 2D Vật liệu cho các ứng dụng dao động sinh học
Kết luận và triển vọng

Giới thiệu

Kể từ khi được cách ly vào năm 2004, độ dẫn điện phi thường của graphene, tỷ lệ bề mặt trên thể tích lớn, chế độ quang học/rung độc đáo, cường độ cơ học đặc biệt và khả năng tương thích sinh học tuyệt vời đã tăng cường sử dụng trong các ứng dụng cảm biến sinh hóa.^1-4 Hơn nữa, bề mặt của graphene, với các khiếm khuyết cụ thể và các chức năng hóa học  là các vị trí phản ứng tuyệt vời để xúc tác và cảm biến sinh học điện hóa.^{Năm 5} , việc áp dụng thành công graphene trong các công nghệ quang học khác nhau đã thúc đẩy việc thăm dò các vật liệu giống như graphene khác, bao gồm kim loại chuyển tiếp dichalcogenua (TMD), kim loại chuyển tiếp (TMO), kim loại chuyển tiếp cacbua/nitrua (MXenes), và boron nitrua lục giác (hBN) cho các ứng dụng biosensing sinh học.^6,7 Sự đa dạng của thành phần, cấu trúc và chức năng được cung cấp bởi 2D vật liệu làm cho chúng rất phù hợp để phát triển các cảm biến sinh hóa mới. Ngoài ra, tiến bộ gần đây trong kỹ thuật của 2D vật liệu thông qua xếp chồng, doping, chức năng hóa và hợp kim cho phép xây dựng các cấu trúc thậm chí còn phức tạp hơn.

Đánh giá mini này nêu bật những tiến bộ gần đây trong tổng hợp và chuẩn bị 2D vật liệu, nhấn mạnh vào sự liên quan của chúng
đối với các ứng dụng cảm biến sinh học, tiếp theo là bản tóm tắt về
cảm biến sinh học điện hóa và quang học được nghiên cứu nhiều nhất là 2D cảm biến sinh học dựa trên vật liệu (Hình 1). Ngoài ra, một số công nghệ cảm biến sinh học ít được khám phá của 2D
vật liệu sẽ được thảo luận. Bài viết kết luận với một cái nhìn vào tương lai của 2D tài liệu như là công cụ phân tích y sinh học, và
nơi nghiên cứu có khả năng đi đến. 

Hình 1. Tổng quan về các phương pháp tổng hợp khác nhau (ví dụ như tẩy da chết, lắng đọng hơi hóa học (CVD), lắng đọng điện hóa và tổng hợp pha lỏng) của 2D vật liệu để áp dụng trong các bộ cảm biến sinh học điện hóa (tức là, amperometric, và các phương pháp đo điện trở) và các bộ cảm biến sinh học quang học (ví dụ: Chuyển năng lượng cộng hưởng Forster, SERS: Quang phổ Raman tăng cường bề mặt và SPR: Cộng hưởng plasmon bề mặt)

Tổng hợp 2D vật liệu cho các ứng dụng sinh học

Nói chung, các phương pháp chuẩn bị cho 2D vật liệu được sử dụng trong các bộ cảm biến sinh học có thể được chia thành tẩy tế bào chết cơ học và hóa học, lắng đọng điện, lắng đọng hơi hóa học (CVD) và tổng hợp pha dung dịch. Trong phần này, chúng ta tập trung vào tổng hợp 2D lớp (Hình 2) tạo ra 2D lớp bột, bột, mực và màng.

Tẩy da chết

Tẩy da chết cơ học (hoặc phân cắt vi cơ (MC), Hình 2A) là phương pháp được báo cáo nhiều nhất để điều chế 2D vật liệu từ cấu trúc lớp rời.¹ Mặc dù chất lượng của 2D mảnh được điều chế bởi MC vượt trội so với các kỹ thuật khác, sự phụ thuộc cao vào kỹ năng thử nghiệm và năng suất kém hạn chế ứng dụng thực tế của nó cho chế tạo thiết bị có thể mở rộng. Mặt khác, các phương pháp tẩy tế bào chết hóa học (Hình 2B) phù hợp để tổng hợp quy mô lớn của 2D mảnh.⁸ Phương pháp Li xen kẽ và tẩy da chết được phát triển để cải thiện khả năng kiểm soát độ dày của bông và năng suất tẩy da chết khi chuẩn bị MOS₂ 901187  , 901867 , 808652 ), TAS 2 , Tis₂ (808717), WS₂ (808806 ), ZRS 2 , NbSe 2 (> 808679 ), WSE₂ (808822), Sb₂Se₃ (401196), BI₂Te₃ (733482) và hBN (901349, 901410).⁸ Trong khi tẩy tế bào chết hóa học thể hiện năng suất cao và tạo ra 2D lớp hiệu quả, việc sửa đổi bề mặt 2D trong quá trình tẩy da chết có thể gây ra lỗi và tạp chất, và các lớp vảy đơn và đa lớp cùng tồn tại rất khó tách rời.

Chemical Vapor Deposition (CVD)

CVD (Hình 2C) thường được sử dụng để tổng hợp 2D vật liệu với chất lượng cao và diện tích lớn. Đối với CVD,  tiền chất dựa trên carbon được đưa vào lò nhiệt ở nhiệt độ cao, nơi chúng phản ứng và / hoặc phân hủy để lắng đọng carbon lên các chất nền như Si / SiO₂, chất xúc tác kim loại chuyển tiếp (Cu, Ni), hoặc sapphire, để tạo thành vật liệu 2D một hoặc nhiều lớp. Chất lượng, kích thước và độ dày của 2D vật liệu có thể được điều chỉnh bằng các thông số thực nghiệm bao gồm nhiệt độ, áp suất và điều kiện chất nền. Ví dụ, graphen trên chất nền dẫn điện với một hoặc vài lớp và một khu vực có quy mô centimet đã được chuẩn bị bằng phương pháp này, và được chuyển đến chất nền cách điện để chế tạo thiết bị.⁹ Ngoài ra, CVD graphene không xúc tác đã được tổng hợp trên sapphire (một chất nền điện môi) loại bỏ khả năng gây thiệt hại bởi quá trình truyền và cho phép chế tạo các thiết bị trên graphen phát triển trực tiếp.¹⁰

Hình 2. Phương pháp tổng hợp 2D vật liệu. A) Tróc da cơ học của 2D vật liệu sử dụng băng dính. B) Quá trình lithiation điện hóa để chế tạo 2D tờ nano từ vật liệu rời lớp. Được in lại với sự cho phép từ tham chiếu 8, bản quyền 2011 Wiley-VCH. C) Schematic of CVD Process for the Synthesis of 2D film. D ) Quá trình lắng đọng điện cực của oxit graphene giảm (rGO). Được in lại với sự cho phép từ tham khảo 12, bản quyền 2018 Beilstein-Institute. E) Tổng hợp giai đoạn giải pháp của 2H và 1T-WS2. In lại với sự cho phép từ tham khảo 15, bản quyền 2014 Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.

Electrochemical Deposition

Lắng đọng điện hóa (Hình 2D) là một kỹ thuật hiệu quả về chi phí thay thế để chuẩn bị các màng mỏng của vật liệu nano ở nhiệt độ thấp. Hình thái, độ dày và tính chất của màng có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh dòng điện, điện áp và thời gian lắng đọng được áp dụng. Các màng graphene và rGO đã được lắng đọng điện hóa trên các điện cực làm việc khác nhau cho các ứng dụng cảm biến sinh học, và một số ví dụ được thảo luận ở phần sau trong bài viết này.^11,12 Vì những bộ phim như vậy được chuẩn bị từ sự phân tán 2D nanô, các màng có cạnh phong phú có thể được cấu trúc bởi các hạt nano khác để tăng cường tín hiệu và cải thiện độ nhạy của cảm biến.¹³ Tuy nhiên, do môi trường nước xung quanh và quá trình lắng đọng không thể kiểm soát được, việc đạt được chất lượng cao và khả năng tái tạo vẫn còn thách thức.

Tổng hợp giai đoạn giải pháp

Cuối cùng, tổng hợp pha dung dịch (Hình 2E) cho phép sản xuất số lượng gram của 2D vật liệu với độ dày chính xác trong điều kiện tương đối nhẹ và nhiệt độ thấp. Nó cũng cho phép chức năng hóa 2D vật liệu trong môi trường nước hoặc không thủy phân. Gần đây, các phương pháp dựa trên giải pháp để tổng hợp graphene,¹⁴ TMD (như MOS₂, Mose₂, WS 2and WSE₂)¹⁵và MXenes¹ 6have đã được phát triển để chuẩn bị độ dày và hình thái kiểm soát, 2D vật liệu với năng suất cao và độ mở rộng. Hơn nữa, các phương pháp tổng hợp pha dung dịch cho phép điều chế trực tiếp các pha cụ thể của 2D vật liệu như 1T′ mote₂,¹ 7which có thể khó truy cập thông qua các phương pháp khác.

2D Vật liệu cho các ứng dụng sinh trắc học

Có một số lượng báo cáo tăng theo cấp số nhân về việc sử dụng 2D cảm biến sinh học dựa trên vật liệu để phát hiện các chất dẫn truyền thần kinh (dopamine, serotonin, v.v.), các chất chuyển hóa (glucose, lactose, axit ascorbic, adenosine, v.v.), các dấu hiệu viêm (các loại oxy phản ứng và nitơ, như hydro peroxide và nitric oxide), protein, axit nucleic, tế bào vi khuẩn và kim loại nặng. Các phần sau đây tóm tắt một số báo cáo cảm biến sinh học gần đây sử dụng 2D vật liệu cho điện hóa (amperometric, trở kháng và potenometric - bao gồm các bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET)),^18-2 1and quang học (như FRET,²² SPR,² 3and SERS²⁴) phát hiện các mục tiêu sinh học khác nhau.

Electrochemical Sensors

So với các công nghệ khác, cảm biến điện hóa thường được ưa thích cho các ứng dụng cảm biến sinh hóa, đặc biệt là tại điểm chăm sóc, vì độ nhạy cao, thời gian phản hồi nhanh, hiệu quả chi phí và chỉ số đơn giản do khả năng tương thích với công nghệ mạch tích hợp (IC). Trong việc phát triển các cảm biến điện hóa, 2D vật liệu có thể đóng vai trò là yếu tố cảm biến thực tế (ví dụ, điện cực làm việc hoặc vật liệu kênh) hoặc như một chất nền để sửa đổi thêm với cấu trúc kim loại, metaloxide hoặc carbon-nanostructures, enzyme sinh học hoặc các vật liệu chức năng khác 2D. Trong khi nhiều cảm biến điện hóa dựa trên phát hiện cường độ dòng điện (tức là thay đổi dòng điện ở một tiềm năng cụ thể áp dụng cho điện cực hoạt động), một số cảm biến điện hóa dựa vào phát hiện điện thế (tức là thay đổi tiềm năng bề mặt) hoặc phổ trở kháng (i.e, điều chế trở kháng như một chức năng của tần số được áp dụng).

Phát hiện Amperometric (hoặc voltammetric) dựa trên nhiều kỹ thuật bao gồm cyclic voltammetry (CV), tuyến tính voltammetry (LSV), vi sai xung voltammetry (DPV), chronoamperometry, trong số những kỹ thuật khác. Sun et al. (bằng tiếng Anh)¹ 8used Một điện cực nano composite và DPV để phát hiện đồng thời dopamine (DA), axit ascorbic (AA) và axit uric (UA) trong nước muối đệm phosphate (PBS). Cảm biến của chúng dựa trên một hỗn hợp nano của MOS 2nanosheets (901187, 901867) được tổng hợp bởi Li xen kẽ, kết hợp với AuNP tích tụ điện (741949, 752568, 808628) và lắng đọng trên điện cực carbon thủy tinh (GCE). Cảm biến đạt được giới hạn phát hiện là 50 µM, 50 nM, và 50 µM và phạm vi tuyến tính lần lượt là 0,05–100 mm, 0,05–30 µM và 0,05–40 mm cho AA, DA và UA. Nhóm của chúng tôi đã cho thấy cấu trúc dị hợp của sắt-sunfua với graphene cho phép phát hiện điện ly có độ nhạy cao và chọn lọc của hydro peroxit xuống tới ~0,1 nM, trong phạm vi nồng độ sáu đơn đặt hàng. Nó đã được chỉ ra rằng tùy thuộc vào "hương vị" của graphene, phản ứng thay đổi đáng kể (với cấu trúc dị hình graphene FES/CVD hoạt động vượt trội hơn các lớp graphene epitaxial loại FES/n và / p). Chúng tôi đặc biệt chỉ ra rằng ứng suất oxy hóa gây ra bởi sốc nhiệt có thể giám sát din uin E. col .²⁵ Để phát hiện glucose am pe kế, Rakhi et al.¹ 9combined MXene Ti₃C_2Tx với AuNP để tạo thành một nanocomposite, với enzyme glucose oxidase cố định (GOx) và được phủ Nafion (Cat. No. 70160). Cảm biến có thể phát hiện ở mức 5,9 µM glucose trong PBS (pH = 7) với phạm vi tuyến tính là 0,1–18 mm (Hình 3A). Các giá trị lâm sàng cho nồng độ đường huyết (~ 5 mm) nằm trong phạm vi này, làm cho nó trở thành cảm biến khả thi cho các ứng dụng trong thế giới thực. Cảm biến duy trì 93% phản hồi (ở 3 mm) sau 2 tháng bảo quản, thể hiện độ bền chắc và độ ổn định lâu dài.

Cảm biến sinh học Potenometric chủ yếu là cảm biến dựa trên FET, đã thu hút sự chú ý để phát hiện các chất được phân tích khác nhau. Một cảm biến điện thế được kiểm soát dung dịch để phát hiện glucose trong PBS được phát triển bởi Zhang et al.,² 0using CVDgrown graphene (900415, 900443, 900445, 773719> và 773700) cho cả cổng và kênh. Điện cực cổng được sửa đổi với PtNP ( 685453,771937) và GOx, xúc tác quá trình oxy hóa glucose, dẫn đến việc sản xuất H₂O₂. H₂O 2was sau đó bị oxy hóa, làm thay đổi hiệu quả điện áp cổng. Điều này được gián tiếp sử dụng để xác định nồng độ glucose (Hình 3B) với giới hạn phát hiện glucose là 500 nM, đủ thấp để phát hiện không xâm lấn trong các mẫu như nước bọt và mồ hôi. Các cảm biến đối xứng dựa vào những thay đổi đối với trở kháng Faradaic hoặc không Faradaic khi có hoặc không có chất được phân tích mục tiêu. Đối với phát hiện Faradaic của Salmonella, Jia et al.² 1developed Một hỗn hợp của rGO/MWCNT, tích điện vào GCE. Một khi điện cực được chuẩn bị, họ thả một loại salmonell aaptamer được sửa đổi amino lên điện cực. Dựa trên sự thay đổi về khả năng kháng chuyển điện tích, chúng có thể phát hiện được ít nhất 25 đơn vị hình thành thuộc địa (cfu) trên ml, với phạm vi tuyến tính là 75–7,5 105 cfu/ml, trong 60 phút mà không cần điều trị trước (Hình 3C). Đối với Salmonella gây sốt thương hàn, liều nhiễm trùng có thể thấp tới 1.000 tế bào, khiến cảm biến này có khả năng áp dụng trong các môi trường lâm sàng.²⁶

Hình 3. Ví dụ về cảm biến điện hóa sử dụng các cơ chế tải trọng amperometric, potenentiometric và trở kháng. A) Việc bổ sung glucose oxidase (GOx) tăng cường đáp ứng dòng điện cực đại đối với glucose cho hỗn hợp MXene / AuNP / Nafion / GOx được phát triển bởi Rakhi et al.¹⁹ Tập hợp hiển thị hình ảnh SEM của các lớp MXene được phủ AuNP (thanh tỷ lệ = 2 µm). B) Một cảm biến đo điện thế sử dụng graphene cho cả cổng và vật liệu kênh để phát hiện gián tiếp glucose. GOx và PtNP sửa đổi điện cực cổng, dẫn đến việc tạo ra H₂O₂ khi phản ứng với glucose. H₂O₂ bị oxy hóa dẫn đến sự thay đổi hiệu quả trong tiềm năng cổng, được sử dụng để xác định nồng độ glucose.²⁰ C) để phát hiện trở kháng Faradaic của Salmonella, Jia et al. Đã sử dụng một hỗn hợp rGO/MWCNT sửa đổi aptamer trên GCE. Đường kính của hình bán nguyệt của biểu đồ Nyquist (-_Zim vs _Zre) chỉ ra một cách chất lượng điện trở truyền, như đã thấy trong mô hình mạch tương đương. Được sao chép với sự cho phép từ các tài liệu tham khảo 19 và 20, bản quyền 2016 và 2015, tương ứng, Nature Publishing Group.

Optical Sensors

Ngoài các tính chất điện tử và điện hóa, 2D vật liệu có tính chất quang học và rung độc đáo, bao gồm quang phát quang, làm nguội huỳnh quang, thế hệ hài hòa thứ hai và tương tác electron-photon nâng cao, khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong cảm biến quang học.^22-24 kỹ thuật cảm biến quang học phổ biến bao gồm truyền năng lượng cộng hưởng Forster (FROT),² 2surface cộng hưởng plasmon (SPR),² 3and quang phổ Raman tăng cường bề mặt (SERS).²⁴ Cảm biến dựa trên quá trình làm nguội hoặc tăng cường huỳnh quang, chẳng hạn như FRET, phát hiện các thay đổi trong huỳnh quang khi có/không có chất được phân tích mục tiêu. Kong et al. (bằng tiếng Anh) Chế tạo một cảm biến để phát hiện kháng nguyên cụ thể tuyến tiền liệt (PSA), một dấu hiệu quan trọng của ung thư tuyến tiền liệt.²² Cảm biến của họ sử dụng MOS 2nanosheets xen kẽ Li với một đầu dò DNA sợi đơn (ss) được sửa đổi huỳnh quang hấp thụ lên bề mặt (Hình 4A). Trong trường hợp không có PSA, huỳnh quang đã được làm nguội mạnh mẽ, nhưng khi bổ sung PSA, huỳnh quang trở lại. Họ báo cáo phạm vi đáp ứng động là 0,5–300 ng/ml, với phạm vi tuyến tính từ 0,5–60 ng/ml. Giới hạn phát hiện là 0,2 ng/ml, và kỹ thuật này được chọn lọc khi có mặt các protein can thiệp phổ biến khác, bao gồm kháng nguyên carcinoembryonic (CEA). Vì giá trị PSA từ 4 ng/ml trở lên có thể là dấu hiệu của ung thư tuyến tiền liệt, điều này có ý nghĩa thực tế rõ ràng.

Cảm biến SPR phát hiện những thay đổi trong chỉ số khúc xạ cục bộ khi có hoặc không có chất được phân tích mục tiêu. Nhựa bề mặt rất nhạy cảm với những thay đổi này. 2D vật liệu được sử dụng để tăng cường độ nhạy của cảm biến SPR, vì chúng tích hợp rất tốt trong các cảm biến này do tính chất màng mỏng của chúng.

Hình 4. A) bổ sung thêm MOS₂ nanoseets (0-40 µg/ml) cho nồng độ PSA aptamer (PA) (50 nM) làm giảm cường độ huỳnh quang. Huỳnh quang được khôi phục khi tăng nồng độ PSA (0-300 ng/ml hiển thị ở đây). Được sao chép với sự cho phép từ tham chiếu 22, bản quyền 2015 Springer. B) Thiết lập thực nghiệm của một phép đo SPR được sử dụng bởi Kamaruddin và cộng sự Hợp chất chitosan-GO của chúng được sử dụng để phát hiện các ion Hg 2+ và Pb 2+. Được in lại với sự cho phép từ tham chiếu 23, theo chính sách truy cập mở MDPI. C) AuNP@WS₂ tờ nano phục vụ như chất nền để sửa đổi với aptamer để phát hiện dựa trên SERS của myoglobin (MB). Những thay đổi trong cường độ đỉnh Raman có thể được sử dụng để xác định nồng độ MB. Được sao chép với sự cho phép từ tham chiếu 24, bản quyền 2018 Springer.

Kamaruddin và cộng sự² 3combined chitosan với graphene oxide (763705, 76371 3and 777676) và lắng đọng nó trên một chất nền phân lớp Au / AG / AU để phát hiện các ion kim loại nặng Pb^{2 +} và Hg^{2 +}. Bằng cách sử dụng cấu hình Kretschmann (Hình 4B), chúng có thể phát hiện dưới 1 ppm cho cả hai ion, cho thấy độ nhạy cao hơn một chút với ion Pb 2+ so với Hg²⁺ trong cả hai chế độ tuyến tính (2,05 và 0,29 °ppm-1 so với 1,66 và 0,20 °ppm-1 đối với Pb²⁺ và Hg²⁺tương ứng).

Ngoài các phương pháp dựa trên huỳnh quang và SPR, SERS phát hiện những thay đổi nhỏ trong tán xạ Raman do sự hấp phụ của các chất được phân tích lên bề mặt. Để phát hiện myoglobin (MB, M0630, M5696), Shorie et al.² 4fabricated Một cảm biến dựa trên SERS kết hợp WS 2nanosheets tẩy tế bào chết lỏng với AuNP (Hình 4C). Mức MB tăng cao là dấu hiệu của tổn thương cơ bắp, và có thể được sử dụng để phát hiện sớm các cơn đau tim. Trong cảm biến này, một aptamer chống MB được gửi lên bề mặt để phát hiện có chọn lọc MB, và có thể phát hiện ít nhất 10^- 2pg / ml, thấp hơn các giá trị mức máu (~ 85 ng / ml) có thể cho thấy đau tim hoặc tổn thương cơ khác. Hệ số tăng cường do WS₂/ AuNP là 6,78 x 10⁶ .

Kết luận và quan điểm

Bài viết này đã tóm tắt những tiến bộ gần đây trong việc tổng hợp các vật liệu 2D, với trọng tâm là ứng dụng của chúng trong các công nghệ cảm biến sinh học. Những ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp khác nhau được sử dụng để tổng hợp 2D vật liệu như nền tảng cảm biến sinh học đã được thảo luận. Do các tính chất độc đáo của 2D vật liệu, cảm biến sinh học quang học và điện hóa mới có thể phát hiện các chất dẫn truyền thần kinh, chuyển hóa, protein, axit nucleic, tế bào vi khuẩn, và kim loại nặng.

Xem xét độ nhạy tăng cường được cung cấp bởi 2D vật liệu, bản chất nguyên tử mỏng của chúng và khả năng chức năng tiên tiến, lớp vật liệu này có thể mở ra những con đường mới trong chăm sóc sức khỏe, đặc biệt là trong chẩn đoán điểm chăm sóc và linh hoạt và / hoặc điện tử sinh học thoáng qua. Tuy nhiên, để tận dụng tối đa khả năng của họ, cần phải tiếp tục phát triển công nghệ và hiểu biết tốt hơn về tài sản của họ. Đầu tiên, các phương pháp tổng hợp để phát triển vật liệu 2D ổn định với môi trường và các cấu trúc dị cấu trúc với chi phí thấp hơn và kiểm soát vật liệu / hình thái cao hơn sẽ làm cho chúng tương thích hơn với các ứng dụng dao động sinh học, đặc biệt là cho các nền tảng linh hoạt. Thứ hai, việc kiểm soát số lớp, hóa học khiếm khuyết và pha vật liệu cần được thiết lập, vì hiệu suất cảm biến của 2D vật liệu bị ảnh hưởng bởi các thông số này. Thứ ba, chức năng điều khiển bề mặt vật liệu 2D, có tác động đáng kể đến các tính chất quang học/ điện tử/rung động, chưa được khám phá tốt, và là một khu vực nghiên cứu mới nổi cho cộng đồng. Cuối cùng, tính tương thích sinh học và / hoặc tính chất kháng khuẩn của 2D vật liệu khác nhau (ngoài graphene, GO, RGO và MOS₂ ) và cách quá trình tổng hợp ảnh hưởng đến chúng cần được nghiên cứu một cách có hệ thống.

Tài liệu tham khảo

1. Novoselov KS. 2004. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science. 306(5696):666-669. https://doi.org/10.1126/science.1102896

2. Lee C, Wei X, Kysar JW, Hone J. 2008. Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. Science. 321(5887):385-388. https://doi.org/10.1126/science.1157996

3. Liu K, Zhang J, Cheng F, Zheng T, Wang C, Zhu J. 2011. Green and facile synthesis of highly biocompatible graphene nanosheets and its application for cellular imaging and drug delivery. J. Mater. Chem.. 21(32):12034. https://doi.org/10.1039/c1jm10749f

4. Hendry E, Hale PJ, Moger J, Savchenko AK, Mikhailov SA. Coherent Nonlinear Optical Response of Graphene. Phys. Rev. Lett.. 105(9): https://doi.org/10.1103/physrevlett.105.097401

5. Wang Y, Li Z, Wang J, Li J, Lin Y. 2011. Graphene and graphene oxide: biofunctionalization and applications in biotechnology. Trends in Biotechnology. 29(5):205-212. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2011.01.008

6. Li Z, Wong SL. 2017. Functionalization of 2D transition metal dichalcogenides for biomedical applications. Materials Science and Engineering: C. 701095-1106. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.03.039

7. Luo Y, Li Z, Zhu C, Cai X, Qu L, Du D, Lin Y. 2018. Graphene-like Metal-Free 2D Nanosheets for Cancer Imaging and Theranostics. Trends in Biotechnology. 36(11):1145-1156. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2018.05.012

8. Zeng Z, Yin Z, Huang X, Li H, He Q, Lu G, Boey F, Zhang H. 2011. Single-Layer Semiconducting Nanosheets: High-Yield Preparation and Device Fabrication. Angew. Chem. Int. Ed.. 50(47):11093-11097. https://doi.org/10.1002/anie.201106004

9. Kim KS, Zhao Y, Jang H, Lee SY, Kim JM, Kim KS, Ahn J, Kim P, Choi J, Hong BH. 2009. Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. Nature. 457(7230):706-710. https://doi.org/10.1038/nature07719

10. Fanton MA, Robinson JA, Puls C, Liu Y, Hollander MJ, Weiland BE, LaBella M, Trumbull K, Kasarda R, Howsare C, et al. 2011. Characterization of Graphene Films and Transistors Grown on Sapphire by Metal-Free Chemical Vapor Deposition. ACS Nano. 5(10):8062-8069. https://doi.org/10.1021/nn202643t

11. Chen L, Tang Y, Wang K, Liu C, Luo S. 2011. Direct electrodeposition of reduced graphene oxide on glassy carbon electrode and its electrochemical application. Electrochemistry Communications. 13(2):133-137. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2010.11.033

12. Liu M, Chen Y, Qin C, Zhang Z, Ma S, Cai X, Li X, Wang Y. Electrodeposition of reduced graphene oxide with chitosan based on the coordination deposition method. Beilstein J. Nanotechnol.. 91200-1210. https://doi.org/10.3762/bjnano.9.111

13. Zhang Y, Zeng GM, Tang L, Chen J, Zhu Y, He XX, He Y. 2015. Electrochemical Sensor Based on Electrodeposited Graphene-Au Modified Electrode and NanoAu Carrier Amplified Signal Strategy for Attomolar Mercury Detection. Anal. Chem.. 87(2):989-996. https://doi.org/10.1021/ac503472p

14. Yan X, Cui X, Li L. 2010. Synthesis of Large, Stable Colloidal Graphene Quantum Dots with Tunable Size. J. Am. Chem. Soc.. 132(17):5944-5945. https://doi.org/10.1021/ja1009376

15. Mahler B, Hoepfner V, Liao K, Ozin GA. 2014. Colloidal Synthesis of 1T-WS2 and 2H-WS2 Nanosheets: Applications for Photocatalytic Hydrogen Evolution. J. Am. Chem. Soc.. 136(40):14121-14127. https://doi.org/10.1021/ja506261t

16. Naguib M, Gogotsi Y. 2015. Synthesis of Two-Dimensional Materials by Selective Extraction. Acc. Chem. Res.. 48(1):128-135. https://doi.org/10.1021/ar500346b

17. Sun Y, Wang Y, Sun D, Carvalho BR, Read CG, Lee C, Lin Z, Fujisawa K, Robinson JA, Crespi VH, et al. 2016. Low-Temperature Solution Synthesis of Few-Layer 1T??-MoTe2 Nanostructures Exhibiting Lattice Compression. Angew. Chem. Int. Ed.. 55(8):2830-2834. https://doi.org/10.1002/anie.201510029

18. Sun H, Chao J, Zuo X, Su S, Liu X, Yuwen L, Fan C, Wang L. 2014. Gold nanoparticle-decorated MoS2 nanosheets for simultaneous detection of ascorbic acid, dopamine and uric acid. RSC Adv.. 4(52):27625. https://doi.org/10.1039/c4ra04046e

19. Rakhi RB, Nayak P, Xia C, Alshareef HN. 2016. Erratum: Erratum: Novel amperometric glucose biosensor based on MXene nanocomposite. Sci Rep. 6(1): https://doi.org/10.1038/srep38465

20. Zhang M, Liao C, Mak CH, You P, Mak CL, Yan F. 2015. Highly sensitive glucose sensors based on enzyme-modified whole-graphene solution-gated transistors. Sci Rep. 5(1): https://doi.org/10.1038/srep08311

21. Jia F, Duan N, Wu S, Dai R, Wang Z, Li X. 2016. Impedimetric Salmonella aptasensor using a glassy carbon electrode modified with an electrodeposited composite consisting of reduced graphene oxide and carbon nanotubes. Microchim Acta. 183(1):337-344. https://doi.org/10.1007/s00604-015-1649-7

22. Kong R, Ding L, Wang Z, You J, Qu F. 2015. A novel aptamer-functionalized MoS2 nanosheet fluorescent biosensor for sensitive detection of prostate specific antigen. Anal Bioanal Chem. 407(2):369-377. https://doi.org/10.1007/s00216-014-8267-9

23. Kamaruddin N, Bakar AA, Mobarak N, Zan MS, Arsad N. Binding Affinity of a Highly Sensitive Au/Ag/Au/Chitosan-Graphene Oxide Sensor Based on Direct Detection of Pb2+ and Hg2+ Ions. Sensors. 17(10):2277. https://doi.org/10.3390/s17102277

24. Shorie M, Kumar V, Kaur H, Singh K, Tomer VK, Sabherwal P. 2018. Plasmonic DNA hotspots made from tungsten disulfide nanosheets and gold nanoparticles for ultrasensitive aptamer-based SERS detection of myoglobin. Microchim Acta. 185(3): https://doi.org/10.1007/s00604-018-2705-x

25. Ebrahimi A, Zhang K, Dong C, Subramanian S, Butler D, Bolotsky A, Goodnight L, Cheng Y, Robinson JA. 2019. FeSx-graphene heterostructures: Nanofabrication-compatible catalysts for ultra-sensitive electrochemical detection of hydrogen peroxide. Sensors and Actuators B: Chemical. 285631-638. https://doi.org/10.1016/j.snb.2018.12.033

26. Food and Drug Administration. 2012. Bad Bug Book, Foodborne Pathogenic Microorganisms and Natural Toxins. 2nd ed.