نتایچ تحقیقات جدید نشان داد که از MXenes می‌توان برای تشخیص ویروس هپاتیت B (HBV) استفاده کرد. این یافته‌ها در مجله Colloid and Interface Science منتشر شده است. هدف از این تحقیق توسعه یک زیست‌حسگر رنگ‌سنجی با استفاده از پروب DNA برای مدیریت بیماری HBV است.
MXenes نوعی ترکیب معدنی هستند که می‌توان آنها را به عنوان کاربیدهای فلزات واسطه، نیتریدها و کربنیتریدهای دو بعدی توصیف کرد. این دسته از مواد برای اولین بار در سال ۲۰۱۱ معرفی شدند و شامل ترکیبی از کاربیدهای فلزی فلزات واسطه و مواد آبدوست هستند.
این نانومواد ساختاری شبیه گرافن دارند که با لایه‌برداری فازهای MAX ساخته شده است. آنها همچنین دارای سطح آبدوست بسیار قابل دسترس در مقایسه با گرافن بوده و دارای سطح ویژه بزرگ، اندازه جانبی قابل تنظیم، و رسانایی الکتریکی بالا و استحکام مکانیکی هستند.
خواص مطلوب MXenes این نانومواد را برای کاربردهای مختلف مانند فوتوکاتالیست‌ها، ابرخازن‌ها، عوامل ضدباکتری و همچنین حسگرهای زیستی که از DNA پروب تبدیل کرده است.
توسعه یک حسگر زیستی با استفاده از MXene امکان تشخیص ویروس‌های مختلف مانند ویروس هپاتیت B را فراهم می‌کند و این موضوع می‌تواند برای پیشبرد تشخیص بیماری‌ها و حوزه پزشکی مهم باشد.
پیش از این نشان داده شده بود که MXeneهای کاربید تیتانیوم (Ti3C2) دارای فعالیت مشابه پراکسیداز هستند، عملکرد کاتالیزوری آن هنوز کمتر از نانوزیم‌ها است.
برای پرداختن به این جنبه چالش برانگیز یعنی افزایش عملکرد کاتالیزوری MXenes، محققان MXeneها را با سایر نانومواد، مانند نیکل و نانوذرات هیدروکسید دو لایه آهن یا سولفید مس، ترکیب کرده‌اند که منجر به تولید نانوهیبرید MXene می‌شود.
به تازگی استفاده از نانومواد فلزات نجیب برای این کاربرد محبوبیت پیدا کرده و در این مسیر از متالیزاسیون DNA استفاده شده است. با استفاده از کیلاسیون گروه‌های فسفات موجود روی DNA، می‌توان الگوی تک رشته‌ای DNA را به طور موثر روی Ti3C2Tx MXenes قرار داد. یون‌های تیتانیوم روی MXeneها برای واکنش‌های متالیزاسیون آتی قابل استفاده هستند.
متالیزاسیون DNA روی MXenes می‌تواند به طور موثر نانوهیبریدهای MXene-فلز را به عنوان تقلیدی از آنزیم‌ها برای رنگ‌سنجی حساس کند. در این پروژه محققان استفاده از DNA کاوشگر را برای افزایش رفتار کاتالیزوری نانوذرات نقره پالادیوم (Ag/Pt) با نانوساختارهای Ti3C2Tx MXene اصلاح‌شده بررسی کردند تا در نهایت از این مواد برای تولید زیستحسگرهای رنگ‌سنجی مبتنی بر CRISPR-Cas12a برای تشخیص DNA HBV استفاده کنند.
این تحقیق منجر به تولید نانوهیبریدهای DNA-Ag/Pt با پروب MXene با عملکرد بالا با فعالیت تقلیدی پراکسیداز شد. این سیستم از طریق آنزیم Cas12a کار می‌کند که می‌تواند توسط پروب‌های DNA در حضور اهداف HBV فعال شود. این امر باعث مهار متالیزاسیون DNA می شود و در نتیجه حداقل فعالیت کاتالیزوری را به همراه دارد.
آنزیم CRISPR-Cas12a و یک نانوپلتفرم تقویت رنگ‌سنجی مبتنی بر نانوهیبریدهای DNA-Ag/Pt پروب Mxene می‌توانند به ترتیب اولین و دومین تقویت سیگنال را انجام دهند. این موضوع در نهایت یک روش جدید برای تجزیه و تحلیل دقیق و حساس با چشم غیر مسلح HBV بدون نیاز به فرآیندهای تقویت DNA هدف ارائه می‌دهد.