MXene в биомедицинской инженерии: синтез, применение и перспективы

MXene — недавно появившийся многофункциональный двумерный (2D) материал на основе карбида с модифицированной поверхностью, что обеспечивает его гибкость и вариабельность состава. MXene состоит из слоёв ранних переходных металлов (M), между которыми расположены n слоёв углерода или азота (X); поверхность материала функционализирована концевыми группами (T), а его общая формула имеет вид Mₙ₊₁XₙTₓ, где n = 1–3. В целом MXene обладает уникальным сочетанием свойств, включая высокую электропроводность, хорошую механическую стабильность и превосходные оптические характеристики. Для MXene также характерны благоприятные биологические свойства: высокая удельная площадь поверхности, обеспечивающая загрузку и доставку лекарственных препаратов, хорошая гидрофильность, способствующая биосовместимости, а также электронные свойства, представляющие интерес для компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Благодаря привлекательным физико-химическим свойствам и биосовместимости эти новые двумерные материалы вызвали растущий интерес к их применению в биомедицине и биотехнологии. Хотя потенциальные области применения MXene в биомедицине уже начали изучаться, в биомедицинской инженерии и биомедицине используются лишь несколько типов MXene, главным образом представители семейств карбида титана и карбида тантала. Цель настоящего обзора — представить строение MXene, различные нисходящие и восходящие подходы к его синтезу, включая фторсодержащие и безфторные методы травления для получения биосовместимых материалов. Для повышения биодеградируемости и снижения цитотоксичности MXene может подвергаться дополнительной модификации; это расширяет возможности его применения в биосенсорике, тераностике рака, доставке лекарственных препаратов и биовизуализации. В обзоре также рассмотрены антимикробная активность MXene и механизм повреждения клеточной мембраны. Проанализированы проблемы и ограничения применения MXene in vivo, а также перспективы его использования при создании биомедицинских устройств. В целом обзор позволяет оценить современные достижения и перспективы превращения MXene в универсальный биологический инструмент. xzn+1nx