Дисульфид молибдена может использоваться для создания биосенсоров

07 февраля В 00:48 (3 года назад)


Как показала последняя работа совместной группы ученых из Австралии и США, дисульфид молибдена может использоваться для создания весьма точных биосенсоров, позволяющих отслеживать ионный обмен в живых организмах. В рамках предложенного учеными эксперимента двумерный материал использовался для обнаружения глюкозы в растворе, а также изучения ионного обмена в клетках дрожжей путем оптического мониторинга его фотолюминесценции. Как считают ученые, технологию в перспективе вполне можно интегрировать на чипы микро- или нанофлюидики, что позволит создать простые в использовании системы биосенсоров.

Двумерный слой молибденита (дисульфида молибдена) представляет собой полупроводник с прямой запрещенной зоной. Чрезвычайно тонкие хлопья этого материала могут изготавливаться с использованием тех же методов жесткого пилинга, что на данный момент используются для получения фрагментов графена из кристалла графита. Подобные методики позволяют получить кусочки дисульфида молибдена размером 1–2 нм в ширину и 10 – 30 нм в длину.

Не так давно исследователи обнаружили, что двумерный дисульфид молибдена в результате оптического возбуждения может излучать свет. Материал начинает проявлять фотолюминесцентные свойства, благодаря гибридизации атомных орбиталей молекул молибдена и серы, когда толщина кристалла уменьшается. За счет этой особенности, когда толщина материала сводится к одному молекулярному слою, дисульфид молибдена превращается из полупроводника с обратной запрещенной зоной в полупроводник с прямой запрещенной зоной, и эта трансформация усиливает излучаемый в результате фотолюминесценции свет.

Совместная группа ученых из RMIT University (Австралия) и MIT (США) в своей последней работе использовала фотолюминесцентные свойства двумерного слоя дисульфида молибдена, чтобы создать на основе двумерных фрагментов дисульфида молибдена новый тип биосенсоров. Команда обнаружила: когда ионы калия и, к примеру, водорода высвобождаются из клеток и ферментов, они встают (интеркалируют) между отдельными слоями дисульфида молибдена. Контролируя эти изменения оптически (за счет описанной выше фотолюминесценции), можно изучать особенности ионного обмена, к примеру, в клетках дрожжей. В приведенном примере при повышении концентрации ионов калия в окружающем пространстве фотолюминесценция дисульфида молибдена постепенно исчезает. Таким же методом можно обнаруживать в растворе присутствие глюкозы. При повышении концентрации молекул глюкозы вокруг биосенсора на основе дисульфида молибдена, фотолюминесценция будет уменьшаться.

Дисульфид молибдена может использоваться для создания биосенсоров Рис. 1. Спектры фотолюминесценции небольших фрагментов двумерного дисульфида молибдена.

В перспективе ученые планируют использовать обнаруженные ими особенности фотолюминесценции для мониторинга ионного обмена в живых клетках, который необходим для понимания фундаментальных биологических процессов. Как известно, ионы водорода, лития, натрия и калия имеют жизненно важное значение для многих биологических процессов, в частности, для передачи нервных импульсов, регулирования объема жидкости в организме, сердечной деятельности и определения метаболических функций. Новая исследовательская методика позволит узнать больше об этих процессах.

В ближайшее время команда планирует сосредоточиться на интеграции разработанных двумерных биодатчиков с технологиями микро- и нанофлюидики, чтобы создать практичные и простые в использовании системы биодатчиков.

Подробные результаты текущей работы опубликованы в журнале Nano Letters.

Оригинальную статью читать на сайте-источнике.

Еще новости из рубрики

Правовая информация

Обратная связь

Контакты

2012-2017 | Sitemap Страница сгенерирована за 0.049 сек.

Партнеры

bagra.ru

IMGator - сервис картинок IMGator.ru