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综述:解锁低维二硫化钼作为智能纳米平台在环境技术、治疗策略和生物医学传感中的潜力
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月18日 来源:Talanta Open 4.2
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这篇综述系统阐述了低维二硫化钼(MoS2 )作为多功能纳米平台的最新进展,重点探讨了其在生物医学(如药物递送、光热/光动力疗法(PTT/PDT)、生物传感)和环境技术(污染物去除)中的创新应用。文章强调了MoS2 的高比表面积、可调带隙和良好生物相容性,同时指出工业化面临的毒性、稳定性及规模化合成挑战,为下一代可持续技术发展提供了前瞻性视角。
低维MoS2
的独特性质
作为层状过渡金属二硫化物(LTMDC)的代表,MoS2
凭借其高表面体积比、可调带隙(1.2-1.9 eV)和优异生物相容性脱颖而出。单层MoS2
的量子限域效应增强了其光热转换效率(>90%),而硫空位缺陷则赋予其吸附重金属离子的能力,为环境修复提供了新思路。
生物医学应用的突破
在治疗领域,MoS2
通过π-π堆积和疏水作用高效负载化疗药物(如阿霉素),并实现pH/近红外光响应释放。动物实验显示,载药MoS2
纳米片对肿瘤抑制率提升40%。光热疗法(PTT)中,MoS2
在808 nm激光照射下可局部升温至50°C,选择性杀伤肿瘤细胞;联合光动力疗法(PDT)时,单线态氧(1
O2
)产率提高3倍,实现协同治疗。
精准诊断的前沿工具
MoS2
基生物传感器通过表面等离子共振(SPR)和电化学阻抗谱(EIS)技术,可检测fM级生物标志物(如CEA、PSA)。其类过氧化物酶活性催化TMB显色,用于新冠病毒刺突蛋白检测,灵敏度较ELISA提升100倍。石墨烯/MoS2
异质结场效应晶体管(FET)可实现多巴胺的实时监测,为帕金森病诊疗提供新方案。
环境技术的革新者
MoS2
的硫原子对汞(Hg2+
)的亲和力达5.8 mmol/g,吸附容量是活性炭的20倍。可见光催化下,MoS2
/TiO2
复合材料降解有机污染物(如双酚A)的效率提升至95%,循环稳定性超过50次。其疏水改性版本可分离油水乳液,通量达2000 L·m-2
·h-1
。
挑战与未来展望
尽管前景广阔,但MoS2
的长期生物毒性(如诱导ROS生成)和规模化生产(现有方法产率<1 kg/批次)仍是瓶颈。表面聚乙二醇(PEG)修饰可降低肝脏蓄积,而微流控合成技术有望实现单分散纳米片量产。未来需建立标准化安全评估体系,并开发智能响应型MoS2
复合材料。
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