IF 15.9！二维纳米酶纳米结构学定制的电化学生物诊断和用于生物标志物检测的芯片实验室设备

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纳米材料和纳米技术的最新发展推动了生物传感研究的发展。二维 （2D） 纳米材料或纳米酶，如金属氧化物、石墨烯及其衍生物、过渡金属二硫化物、金属有机框架、碳有机框架和 MXenes，由于其独特的性能，包括高表面积、优异的导电性和机械柔韧性，近年来引起了广泛关注。此外，2D 纳米酶表现出内在的酶模拟特性，包括过氧化物酶、氧化酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的特性，使其非常适合检测感兴趣的生物标志物和在床旁开发生物诊断。由于 2D 纳米系统提供超高灵敏度、无标记检测、实时分析、即时检测和多重生物标志物检测，因此需求不断增长。此外，它们的生物相容性和可扩展的制造使其具有成本效益，适合广泛采用。本文讨论了 2D 纳米酶的优势及其在生物传感应用中的最新进展。本文总结了 2D 纳米酶的最新进展，重点介绍了它们的合成、生物催化能力，以及开发用于检测癌症和非癌症生物标志物的生物诊断和芯片实验室设备的进展。此外，还确定了基于 2D 纳米酶的生物传感器的现有挑战和前景，突出了它们的生物传感潜力，并倡导扩大它们在生物诊断和芯片实验室设备中的应用。

创新点

1. 二维纳米酶独特的酶模拟特性（如过氧化物酶、氧化酶等）为高灵敏度生物标志物检测提供了全新工具。

2. 二维纳米材料的高表面积和优异导电性显著提升了生物传感器的性能。

3. 生物相容性和可扩展制造工艺使得二维纳米酶在成本效益上具有竞争优势。

4. 无标记检测和多重生物标志物检测能力的结合推动了即时诊断技术的发展。

对科研工作的启发

1. 探索新型二维纳米材料的合成方法，以进一步优化其生物催化性能。

2. 研究二维纳米酶与生物分子的相互作用机制，为设计更特异性的传感器提供理论支持。

3. 开发基于二维纳米酶的多功能平台，推动床旁诊断设备的实用化。

4. 结合人工智能分析二维纳米酶的检测数据，提升诊断的准确性和效率。

思路延伸

1. 将二维纳米酶与其他纳米技术（如量子点）结合，开发更复杂的复合传感系统。

2. 研究二维纳米酶在不同环境条件下的稳定性，以拓展其应用范围。

3. 探索二维纳米酶在微流控芯片中的集成方式，实现便携式检测设备。

4. 针对特定疾病设计定制化的二维纳米酶传感器，满足个性化医疗需求。

5. 利用二维纳米酶的光学性质，开发基于光信号的生物传感新技术。

生物医学领域的应用

1. 用于早期癌症检测，通过识别特定生物标志物实现高灵敏度筛查。

2. 应用于糖尿病管理，实时监测血糖相关生物标志物。

3. 在心血管疾病诊断中检测炎症标志物，提升急性事件的预测能力。

4. 用于神经退行性疾病研究，检测与阿尔茨海默病相关的蛋白质标记。

5. 在感染性疾病快速诊断中，利用二维纳米酶检测病原体相关分子。

6. 助力药物研发，通过监测细胞代谢产物评估药物疗效。

Two-dimensional nanozyme nanoarchitectonics customized electrochemical bio diagnostics and lab-on-chip devices for biomarker detection

Adv. Colloid Interface Sci.（IF 15.9）

Pub Date  : 2025-03-19

DOI : 10.1016/j.cis.2025.103474

Thenmozhi Rajarathinam, Sivaguru Jayaraman, Chang-Seok Kim, Jang-Hee Yoon, Seung-Cheol Chang

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