中央大学研究人员开发新型DNA生物传感器用于宫颈癌早期诊断

二硫化钼(MoS2)最近因其能够形成像石墨烯一样的二维纳米片而引起了材料科学研究人员的关注。纳米片是由通过范德华相互作用相互作用的 S-Mo-S 层堆叠而成的。此外，MoS 2独特的结构、光学、热学和电化学特性为多个领域开辟了多种研究途径，包括生物分子传感和化学检测平台、光电子学、超级电容器和电池的开发。

传统上，碳纳米结构被用作 DNA 的固定平台。为了用MoS 2替代碳作为有效的电化学DNA传感器，需要显着提高MoS 2的电导率。在此背景下，韩国中央大学化学工程与材料科学学院的 Eunah Kang 副教授和 Youngjun Kim 先生最近提出了一个巧妙的解决方案。两人利用石墨纳米洋葱/二硫化钼( MoS2)纳米片复合材料开发了一种电化学DNA生物传感器，可有效检测人乳头瘤病(HPV)-16和HPV-18，并可作为宫颈癌的早期诊断。

“纳米洋葱具有石墨 sp 2结构，是通过热退火或激光照射从结晶 sp 3 纳米金刚石衍生而来，”Kang 博士解释道。他们的突破发表在 2023 年 6 月 10 日的《纳米生物技术杂志》 第 21 卷上。

研究人员两人通过实现两个官能团之间的化学共轭，制备了用于探测 DNA 化学吸附的新型电极表面：官能化纳米洋葱表面上的酰基键和改性 MoS 2 纳米片上存在的胺基团。循环伏安法实验表明，与MoS 2纳米片电极相比，1:1复合电极具有改进的矩形形状。Kang 博士强调说：“这表明具有弯曲碳层的纳米洋葱的无定形性质， 与单独的MoS 2纳米片相比，有助于增强电子传导性。”

此外，两人在亚甲基蓝 (MB) 作为氧化还原指示剂的情况下，采用微分脉冲伏安法 (DPV) 技术测量了新型电化学 DNA 生物传感器装置对 HPV-16 和 HPV-18 的灵敏度。Kang博士阐述道：“探针DNA化学吸附和目标DNA杂交后，DPV电流峰值降低。由于杂交的DNA 是双链的，它诱导的 MB 静电嵌入效果较差，从而导致氧化峰较低。”

两人发现，与MoS 2纳米片电极相比，纳米洋葱/MoS 2纳米片复合电极获得了更高的电流峰值，表明微分峰变化更大。这归因于纳米洋葱增强了导电电子转移。

值得注意的是，所提出的传感器可以有效且高特异性地检测 HPV-16 和 HPV-18 Siha 和 Hela 癌细胞系产生的目标 DNA。因此，通过与纳米洋葱络合促进具有改善的电导率的MoS 2 纳米片为开发有效和高效的电化学生物传感器提供了合适的平台，用于早期诊断包括宫颈癌在内的多种疾病。

此外，将纳米洋葱或纳米金刚石与不同的有机生物材料结合可以促进化学功能、电子转移传导性、光吸收等。这些反过来又可以带来创新的疾病传感、靶向药物输送系统以及生物医学成像和诊​​断。