MXene在癌症精准诊疗中的应用

癌症是威胁人类健康的第二号杀手,精准的筛查诊断技术和高效的治疗手段是治愈癌症的关键。纳米技术的迅猛发展为癌症的诊疗带来了新的思路和希望。新型二维材料MXene具有大的比表面积、高的导电性、良好的亲水性和优异的生物相容性,可以作为优良的基底材料构建生物传感平台,并通过兼容其他材料,形成具有高催化性能的MXene复合物,从而实现癌症生物标志物的精准检测。此外,MXene组分可调,且在可见光到红外区域具有强烈吸收和高光热转换效率,是理想的肿瘤光热治疗(PTT)试剂。迄今为止,关于MXene在癌症诊疗领域的专题论述鲜有报道。鉴于此,本文根据癌症生物标志物进行分类,综述了近年来基于MXene的生物传感平台在癌症标志物检测中的应用,并归纳了不同的MXene材料在PTT领域的最新研究进展,进而提出MXene在癌症诊疗领域面临的挑战和未来发展趋势。     

新型二维材料MXene在生物医学的应用

MXene是一类新型的二维过渡金属碳化物和氮化物的总称,通式为M_{n + 1}X_nT_x(n = 1~3),其中M为前过渡金属元素,X为碳或氮元素,T指键合在该材料表面的氟基、羟基或氧基等活性官能团。该类材料具有超薄的结构和出色的物理化学(电子、光学、磁性等)特性,从而吸引了各领域研究人员的广泛兴趣。目前,MXene在生物医学领域的应用逐渐拓展。这主要是由于其大的表面积和在近红外区域的强吸收,加之其可以通过容易的表面修饰与多种分子或者纳米颗粒结合。在这篇综述中,我们总结了MXene在生物医学应用中的最新进展。文章首先介绍MXene的相关制备方法和表面改性手段;之后重点围绕其独特的理化性质,依次介绍该材料在抗菌材料、生物成像、肿瘤诊断治疗和生物传感等生物医学领域中的应用进展;文章最后总结讨论了MXene在生物医学应用方面面临的挑战和新机遇。预期超薄MXene及精巧设计的纳米复合物将成为多种生物医学应用的最有吸引力的生物相容性无机纳米平台之一。     

MXene在电化学传感器中的应用

过渡金属碳化物或氮化物(MXene)作为一种新型的二维层状材料,由于具有良好的导电性、水中分散性、高的生物相容性和稳定性等,在电化学传感领域具有巨大的应用潜力。将MXene与其他纳米材料复合,可以扬长避短,在性能上实现优势协同和功能互补,有效提高电化学传感器的灵敏度和选择性。本文按照检测物的种类进行分类,综述了基于MXene材料构建的电化学传感平台在生物标记物和环境污染物检测中的应用,并讨论了MXene材料在电化学传感领域未来研究发展和应用中所面临的挑战。     

MOFs传感器在癌症及其生物标志物检测中的应用

癌症是世界上最致命的疾病之一,因此癌细胞的有效捕获和敏感检测对基础研究以及临床诊断和治疗都具有重要意义.基于金属有机骨架(MOFs)的催化活性和固有的发光性能等特点,MOFs已被成功地开发为传感平台实现对癌症及其标志物的检测.综述了基于MOFs的电化学、荧光、电化学发光、比色传感器在癌细胞及核酸、蛋白质等生物标志物检测...     

核酸适体在癌症诊疗中的研究进展

核酸适体是通过体外筛选技术得到的可特异性结合靶标分子的单链寡核苷酸分子探针,其表现出与抗体相当或更优异的特异性和亲和力,且具有靶标范围广、免疫原性低、易于精准制备和修饰及设计灵活可控等优势.为癌症的早期筛查、诊断及靶向治疗提供了全新的分子工具,在癌症诊疗领域获得了广泛的关注与应用.本文聚焦核酸适体在癌症诊断及治疗中的应用,对近年来取得的研究进展进行了系统性总结,并对未来发展方向及前景进行了展望.     

MXene基单原子催化剂的制备及其在电催化中的应用

单原子催化剂具有高原子利用率、高催化活性和高选择性等优点,兼具了均相催化剂“独立活性位点”和非均相催化剂“易循环利用”的特点,有效解决贵金属昂贵稀少的缺陷。其中载体不仅能影响单原子的稳定性,还影响其电子结构,从而影响催化性能。作为一种新型二维无机材料,MXene具有比表面积大、带隙可调、导电性好和螯合位丰富等特点,是制备单原子催化剂的理想载体材料。本文简要总结了MXene的结构特点,综述了MXene基单原子催化剂的制备策略,并着重介绍了MXene基单原子催化剂在电化学能源转换领域的应用,包括析氢反应、氧电极反应、氮还原反应、二氧化碳还原反应,以及在电池储能方面的应用。最后,总结了当前MXene基单原子催化剂在研究和实用方面所面临的挑战与机遇。     

凝集素亲和法在糖蛋白癌症生物标志物分析和检测中的应用

糖蛋白在调节生物体内各种生理过程中具有重要作用,异常的蛋白质糖基化通常与癌症等疾病的发生和发展有关,许多糖蛋白可作为癌症早期诊断或预后监测的生物标志物.在进行糖蛋白质谱分析鉴定前,从复杂生物样品中有效分离富集糖蛋白是必要的步骤.凝集素对某些特定的糖蛋白具有选择性,凝集素亲和法被广泛用于糖蛋白的分离富集.本文以4种发病率...     

纳米材料在用于癌症诊断的呼出气挥发性有机物检测中的应用

细胞新陈代谢的变化会导致挥发性有机化合物（VOCs）类型及含量发生变化,因此可通过分析某些标志性VOCs简立起多种疾病早期诊断的模型. 人体呼出物中特征VOCs的检测作为一种非侵入性、无损的检测手段,近些年在疾病检测领域已成为世界范围内的研究热点. 其中,纳米材料可用于增强传感器性能,并使传感器便携式小型化,推进检测传感器进入临床. 在这篇综述中,作者将种类繁多的传感器中用到的纳米材料归纳总结为金属、金属氧化物、碳基、复合物和MOFs基纳米材料等几类,并讨论了不同类纳米材料在VOCs检测中的优劣势. 本文所建立起的分析方法及讨论有助于进一步了解检测技术的优越性与局限性. 最后,作者对利用VOCs的检测实现癌症早期筛选的研究及发展提出了个人观点.     

铋基纳米材料在癌症成像诊断与治疗中的应用

随着纳米医学的快速发展,纳米诊疗材料因其兼具诊断和治疗等多功能性而受到越来越多的关注.铋(Bi)基纳米材料具有优异的光学、电学和磁学性质,在肿瘤的诊疗一体化领域具有广阔的应用前景.我们总结了Bi基纳米材料常用的构建方法,重点介绍了其在计算机断层扫描(CT)成像、光声(PA)成像、放射疗法(RT)、光热疗法(PTT)及协...     

二维MXene材料的制备与电化学储能应用

将MAX相陶瓷通过液相刻蚀等方法移除A原子层可得到与石墨烯（Graphene）类似二维结构的过渡金属碳或氮化物（MXene）,是近年来二维材料领域出现的新成员。独特的二维结构与丰富可调的组分使得MXene具有优异的导电与机械性能、高亲水表面与离子传输性能,受到越来越广泛的关注。目前已成功制备出的MXene材料有20余种,研究发现MXene应用于锂离子、非锂离子（如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺和Al³⁺）二次电池和电化学超级电容器均表现出优异的性能,是一种很有潜力的电极材料。本文总结对比了MXene材料制备方法,简要概述了MXene材料的电子、电磁与机械性能,重点介绍了MXene在电化学电池与超级电容器储能方面的应用,最后对MXene材料目前存在的主要问题及未来研究与应用前景进行了展望。     

金属组学在肝癌诊断及治疗中的应用

金属组学与医学的交叉结合为疾病的诊断及治疗提供了新的研究方向。以肝癌为例,首先介绍了金属组学在肝癌诊断中的应用,包括常用的检测设备和诊断方法;最后介绍了金属组学在肝癌治疗中的应用,除了传统的铂类药物,还发展了钒复合物、钌复合物及砷类药物。金属组学除了用于肝癌的诊断和治疗,也可以预测疗效,如血清Zn与Fe含量的上升,Cu含量下降,提示预后较好。随着新技术的不断发展,金属组学将会在肝癌的诊断及治疗中发挥更大的价值。     

二维材料V2C MXene的制备与应用

MXenes是二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的总称,因其独特的物理和化学性质被广泛应用于储能、催化、电磁等领域.作为MXenes中重要的一员,V2C MXene具有高导电性和低离子传输势垒的特性,并且多氧化态的钒元素使其也具有赝电容特性.因此,V2C MXene在许多方面尤其是电化学储能上表现出优异的性能,但是V...     

Application of MXene in Electrochemical Sensors: A Review

Electroanalysis has obtained considerable progress over the past few years, especially in the field of electrochemical sensors. Broadly speaking, electrochemical sensors include not only conventional electrochemical biosensors or non-biosensors, but also emerging electrochemiluminescence (ECL) sensors and photoelectrochemical (PEC) sensors which are both combined with optical methods. In addition, various electrochemical sensing devices have been developed for practical purposes, such as multiplexed simultaneous detection of disease-related biomarkers and non-invasive body fluid monitoring. For the further performance improvement of electrochemical sensors, material is crucial. Recent years, a kind of two-dimensional (2D) nanomaterial MXene containing transition metal carbides, nitrides and carbonitrides, with unique structural, mechanical, electronic, optical, and thermal properties, have attracted a lot of attention form analytical chemists, and widely applied in electrochemical sensors. Here, we reviewed electrochemical sensors based on MXene from Nov. 2014 (when the first work about electrochemical sensor based on MXene published) to Mar. 2021, dividing them into different types as electrochemical biosensors, electrochemical non-biosensors, electrochemiluminescence sensors, photoelectrochemical sensors and flexible sensors. We believe this review will be of help to those who want to design or develop electrochemical sensors based on MXene, hoping new inspirations could be sparked.     

MXene及其复合材料在钠/钾离子电池中的应用

MXene作为一种新型的二维层状结构材料而备受关注, MXene具有高电子传导率、较大的比面积、较好的机械性能以及独特的层状结构, 已广泛应用于储能、催化、吸附等领域。近年来, MXene及其复合材料应用于二次电池领域引起了人们的广泛关注。氧化物、硫化物等材料具有高容量, 但存在电导率低、反应过程中体积膨胀、循环稳定性差等问题, 构建与MXene的复合材料既能提高容量又可以增强材料的电子导电率, 有效缓解反应过程中体积膨胀, 实现最佳的电化学性能。本文主要对MXene及其复合材料在钠离子电池和钾离子电池中的最新研究进展进行总结, 简要介绍了钠离子电池、钾离子电池和MXene的研究背景, 重点介绍了MXene复合材料在钠离子电池中的应用研究, 主要按照硫化物、氧化物、碳材料进行分类, 对其合成方法与电化学性能进行综述, 同时总结了MXene复合材料在钾离子电池中的研究进展。最后本文对MXene及其复合材料的发展及其应用前景进行了总结与展望。     

三维MXene多孔结构的构建与应用研究进展

MXene作为一种新型二维（2D）纳米材料以其独特的高导电性、高电化学表面活性等特性在多个领域引起了广泛关注。然而,MXene纳米片在自组装过程中出现的紧密堆叠现象导致比表面积急剧下降,降低了活性表面积,从而严重阻碍了它们在能源储存、电磁屏蔽、吸附等领域的潜在应用。构建三维多孔结构是解决MXene组装过程中自堆叠问题的一种有效途径,而且通过不同的组装方法可以实现对多孔宏观结构组成成分、孔径分布以及孔径大小的调控,使得MXene多孔材料在机械性能、电学性能以及光热转换性能等方面得到更好的调整,从而满足不同应用领域的需求。本综述以Ti₃C₂T_x MXene为主要研究材料总结了各种多孔MXene宏观结构的制备方法,讨论了其在电池/超级电容器、电磁屏蔽与吸收、海水淡化、光催化以及传感和环境修复等方面的应用,阐述了MXene多孔结构在各种应用中的贡献与意义,并针对MXene多孔结构的制备、结构调控和应用等方面的机遇和挑战作了论述。