10、过渡金属二硫属化物在超灵敏高分辨率生物传感中的应用

过渡金属二硫属化物在超灵敏高分辨率生物传感中的应用

在生物传感领域，新型材料的应用为开发高性能传感器带来了新的机遇。过渡金属二硫属化物（TMDCs）因其独特的物理和化学性质，在生物传感方面展现出巨大潜力。本文将详细介绍基于TMDCs的不同类型生物传感器及其优势。

基于场效应晶体管（FET）的生物传感器

溶液可能导致传感器读数错误、电化学损伤、信号屏蔽以及非目标分子的非特异性吸附等问题。不过，与常规条件下运行的传感器相比，FET传感器的灵敏度、耐用性、信噪比、检测限（或分析物浓度分辨率）和特异性都得到了显著改善。

Ryu等人使用IFDM方法，在复杂溶液（如唾液和血清）中实现了对白细胞介素 - 1β分子的时间依赖性检测，检测限低至约1 fM，检测时间约为20分钟。这一成果展示了FET传感器在生物分子检测方面的强大能力。

基于光学和光电性质的生物传感器

半导体TMDC材料的能带结构具有大量的范霍夫奇点，这使得这些二维TMDC结构对可见光具有非常高的光吸收系数。这种高光吸收特性可用于制造超灵敏光电探测器和光伏器件。

Park等人开发了一种集成生物传感器，它由纳米等离子体滤波器和几层MoS₂光电探测器组成。在生物传感操作中，光束穿过纳米等离子体滤波器并投射到MoS₂光敏通道上。纳米等离子体滤波器上的抗体 - 细胞因子结合反应会改变金纳米颗粒的局部表面等离子体共振（SPR）特性以及滤波器的透光率，最终导致MoS₂光电探测器测量的光电流发生变化。由于二维电子材料作为传感通道材料时，由于其二维性质，内部电子噪声极低，因此可以通过光电流信号分辨细胞因子浓度的微小变化（如fM级的浓度变化）。利用这种集成生物传感器，Park等人成功实现了