MoS₂ナノコンポジットベースの酵素フリー グルコースバイオセンサー：最先端アプローチ

概要

高性能グルコースバイオセンサーはヘルスケアで強く求められています。この需要に応えるため、特に酵素フリー グルコースバイオセンサーが大きな注目を集めています。グラフェンなどの二次元材料は、大きな表面積、優れた電気的特性、良好な生体適合性により、過去10年間バイオセンサー研究の主な焦点となってきました。本レビューでは、MoS₂ナノコンポジットベースの酵素フリー グルコースバイオセンサーの最近の進展を紹介します。グルコース検出のための2つの異なる手法を紹介し、特に電気化学的グルコースバイオセンサーに重点を置きます。MoS₂ナノコンポジット グルコースバイオセンサーの課題と将来展望についても議論します。

はじめに

ヒトの血液中のグルコース濃度は重要な健康指標です。例えば、健康な人の血糖値は通常3.9〜6.1 mM（1 mM ≈ 18 mg/dL）程度であり、この範囲外のグルコース濃度は腎機能障害、糖尿病などを示唆する可能性があります[1]。ヘルスケアへの需要の高まりにより、1967年にUpdikeとHicksによる酵素電極の報告以来[2]、グルコース オキシダーゼ（GOx）ベースの酵素グルコースバイオセンサーに多くの努力が注がれてきました。酵素グルコースバイオセンサーはシンプルで効率的、高感度、高選択性ですが、高コストと不安定性という2つの主要な課題が満足に解決されていません。これは、酵素グルコースセンサーがGOxなどの酵素を用いてグルコースを間接的に検出するため、高価な触媒や複雑なデバイス構造を伴うことが多く、比較的高コストになるためです[3, 4]。また、GOxのような酵素は固有の熱的・化学的不安定性により、温度、湿度、pH、非生理的化学物質に対して脆弱です[5, 6]。電極表面へのGOx固定化は、良好な安定性と再現性を持つ酵素グルコースセンサーの作製にさらなる難しさを加えています[7, 8]。

モノのインターネット（IoT）の発展により、低コストで高信頼性のセンサーがますます注目されています。これらの需要を満たすグルコースセンサーを追求する中で、シンプルさ、高感度、安定性などの多くの利点から、酵素フリー電気化学バイオセンサーが人気を集めています[9,10,11,12]。酵素フリー電気化学バイオセンサーは電気触媒酸化によりグルコースを直接検出するため、高価な酵素の使用を避け、環境条件下での安定性を向上させます。このようなバイオセンサーは、携帯デバイスとの統合やリアルタイム グルコース検出への新たな機会を開くと期待されています[13]。実用的な酵素フリー グルコースセンサーを実現する鍵は、安価、信頼性が高く、生体適合性があり、豊富な触媒です。この目標のため、2D材料とナノ粒子のコンポジットなどのナノコンポジットが、バイオセンサー電極材料として広く採用されています[14]。特に、2D材料ベースのバイオエレクトロニクスは、大きな比表面積、優れた導電性、容易な合成など、2D材料の多くのユニークな物理化学的特性により、エキサイティングな学際分野となっています。例えば、2D材料の大きな比表面積はハイブリダイゼーションによる表面機能化を容易にします。高い導電性は2D材料での効率的な電荷移動と収集を可能にします。様々な2D材料の中で、グラフェンとその誘導体はバイオセンサーで間違いなく最も研究されている材料です[15]。エレクトロニクスとオプトエレクトロニクスで広く研究されてきたもう一つのタイプの2D材料も、バイオエレクトロニクス材料としてのメリットを示しています。遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）、特に二硫化モリブデン（MoS₂）は、大きな比表面積、化学的不活性、表面機能性などの類似の利点を持ちます。そのユニークな原子構造により、外来イオンや分子をTMDナノシートにインターカレーションすることが容易に達成できます[16]。MoS₂を他の2D材料から際立たせる重要な特性は、露出したエッジから生じる高い触媒活性です[13]。しかし、MoS₂の欠点も明確です。グラフェンと比較して、2D MoS₂シートははるかに低い電気伝導度を持ちます。MoS₂ナノシートの再積層は、電荷移動と活性反応サイトをさらに制限します。

2D MoS₂ベースの酵素フリー グルコースセンサーへの取り組みは、ごく最近まで限定的でした。MoS₂ベースの電気化学デバイスの劣悪な性能は、固有の低伝導度をうまく解決した多数の方法によって克服されてきました。グラフェン対応品を上回る性能を持ついくつかのMoS₂ベース電気化学グルコースバイオセンサーが報告されています[17]。電気化学バイオセンサー以外にも、エレクトロニクスとオプトエレクトロニクスでのMoS₂の進歩を活用し、低コスト非電気化学的手法も最近2D MoS₂で研究されています[18]。本レビューでは、MoS₂ベース グルコースバイオセンサーの最近の進歩をまとめます。特にMoS₂ベース電気化学グルコースバイオセンサーに注目し、「MoS₂ナノコンポジットベース電気化学グルコースバイオセンサー」セクションで説明します。「MoS₂電界効果トランジスタを用いた高感度グルコース検出」セクションでは、グルコース検出用MoS₂電界効果トランジスタを簡単に紹介します。最後に、MoS₂ナノコンポジット グルコースバイオセンサーの結論と将来展望を提示します。

MoS₂ナノコンポジットベース電気化学グルコースバイオセンサー

数十年にわたり、金属や合金がグルコースの直接電気触媒酸化の主な触媒選択肢でした[19]。過去10年間、大きな表面積とユニークな化学的・物理的特性を持つ二次元材料が、電気化学センシング、エネルギー貯蔵、エレクトロニクスなど多くの分野に新たな機会を開きました[20]。電気化学バイオセンシングの観点から、異なる2D材料と触媒のナノコンポジットは、従来の触媒に対して明確な利点を示します。これらの材料間の相乗的結合、いわゆる相乗効果は、触媒活性の明確な向上につながる可能性があります[21]。グラフェンやグラフェン誘導体ベースのものを中心に、多くのこのようなナノコンポジットが開発され、酵素フリー グルコースセンサーに応用されてきました。層状MoS₂はグラフェンと材料特性を共有するため、同様の利点を持つと期待されます。特に、層状MoS₂ナノシートは多数のエッジを持ち、機能化グラフェンシートと同様に触媒反応の活性サイトとして機能します[22, 23]。

確かに、Huangらは水熱法でMoS₂ナノフラワーを合成しました[24]。MoS₂ナノフラワーとキトサン/Auナノ粒子コンポジットで修飾したガラス状炭素電極は、ビスフェノールA酸化の明確な過電圧低減を示しました。ナノコンポジットセンサーは、サイクリック ボルタモグラムでの電流の有意な増加により、ビスフェノールAの効率的な電気触媒酸化を示しました。ビスフェノールA検出で0.05〜100 μMの良好な線形検出範囲が得られ、5 nMという非常に低い検出限界が推定されました。この研究は、Au/MoS₂ナノコンポジットの優れた電気触媒活性と相乗効果を明確に実証しました。同様に、MoS₂ベース ナノコンポジットが酵素フリー グルコース検出に使用されています。セチルトリメチルアンモニウム ブロミド（CTAB）を界面活性剤として水熱法で大きな表面積を持つMoS₂フラワーが合成されました[25]。マイクロフラワーの形態は、反応溶液のpH、CTAB界面活性剤濃度、焼成温度で制御可能です。500°Cの焼成温度で得られたMoS₂マイクロフラワーは良好な結晶品質を示し、電荷移動が改善されました。興味深いことに、電気化学的酵素フリー グルコースセンシングテストでは、機能化なしのMoS₂マイクロフラワー電極が570.71 μA mM⁻¹ cm⁻²という高感度を示しました。また、センサーは最大30 mMの広い線形検出範囲を示しました。

Cu、Ni、Co、Feなどの外来金属でドープまたはハイブリダイズされたMoS₂触媒の相乗効果も、グルコースの電気化学触媒反応の強化に当てはまります。Huangらは、グルコース酸化に対する銅の強力な電気触媒活性と、MoS₂ナノシートの大きな表面積と活性エッジサイトの両方の利点を組み合わせることに成功しました[26]。MoS₂ナノシートで修飾されたCuナノ粒子は、グルコース酸化に対する電気触媒活性を示しました。Cu/MoS₂ナノコンポジット グルコースセンサーで、1055 μA mM⁻² cm⁻²の高感度と最大4 mMの線形検出範囲が報告されています。感度はMoS₂マイクロフラワー電極で測定された値のほぼ2倍でした。センサーはまた、尿酸、アスコルビン酸、ドーパミンに対するグルコース検出で良好な選択性を示しました。これらの化学物質による干渉電流はグルコース由来のわずか2.1〜5.2%であり、生理学的濃度では無視できるレベルです。

もう一つの魅力的な候補はニッケル（Ni）で、Ni/グラフェン ハイブリッドとして広く研究されてきました。Cuと同様にNiも地球上に豊富な金属です。Ni³⁺/Ni²⁺の酸化還元対はアルカリ性媒質で印象的な触媒活性を提供します。したがって、HuangらはMoS₂ナノシートを触媒担体としてNiナノ粒子を固定化しました[27]。MoS₂ナノシートは、エタノール/水混合溶媒中でMoS₂粉末から液相剥離により合成されました。Niナノ粒子は、NiCl₂·6H₂O前駆体とN₂H₄·H₂OおよびNaOH溶液を添加後、MoS₂ナノシート-エチレングリコール溶液を60°Cで1時間加熱してMoS₂ナノシート上で還元されました。グルコースセンサー電極は、Ni-MoS₂ハイブリッドをガラス状炭素電極に堆積させて作製されました。Ni/MoS₂ハイブリッド修飾電極のサイクリック ボルタモグラムは、Ni修飾参照電極よりも高い電流でグルコース酸化を明確に示しました。改善された電気触媒活性は、MoS₂ナノシート上のより多くの活性サイトと、2D材料担体上でのNiナノ粒子凝集の減少に起因するとされました。アンペロメトリック結果は、最大4 mMの良好な線形検出範囲、1824 μA mM⁻¹ cm⁻²の高感度、信号/雑音比3（S/N = 3）での0.31 μMの低検出限界を確認しました。Cu/MoS₂ナノコンポジット グルコースセンサーと比較して、Ni/MoS₂ナノコンポジットを使用することで感度がさらに向上しました。ドーパミン、アスコルビン酸、尿酸などの干渉物質がグルコースセンシングに与える影響も限定的であることが判明しました。さらに重要なことに、センサーは良好な再現性と高い安定性を示しました。周囲環境で4週間保存後、センサー応答の無視できる3.4%の減少が測定されました。また、Andersonらはコロイド状銀ナノ粒子をMoS₂と組み込んだ高感度非酵素グルコースバイオセンサーを報告しました[28]。Agナノ粒子の導入は、MoS₂の固有の低伝導度に対処するためでした。9044.6 μA mM⁻¹ cm⁻²の優れた感度と0.03 μMの低検出限界が報告されています。しかし、線形検出範囲は最大1 mMのみです。

MoS₂の電気触媒活性は、グラフェンとのハイブリダイゼーションによってさらに向上させることができます。MoS₂の低い固有伝導度はその高い触媒活性を損なっています。MoS₂ナノ材料間の電荷移動は、電気化学反応や一般的な電子応用で遅いです。一方、グラフェンは優れた電気伝導度を持ち、MoS₂ナノ材料の遅い電子輸送への即時の解決策となり得ます[29]。Jeongらは、一括水熱法で三次元（3D）MoS₂/グラフェン エアロゲル ナノコンポジットを作製しました[13]。2D参照サンプルと比較して3D多孔質構造を使用することで電気触媒活性の向上が観察されましたが、グルコース オキシダーゼの使用により作製が複雑になり、酵素センサーと同じ問題に直面しました。Gengらは、簡便でスケーラブルな方法で還元グラフェン酸化物上にNiドープ MoS₂ナノ粒子を修飾した（Ni-MoS₂/rGO）を合成しました[30]。図1aに示すように、HummersとOffeman法で合成したグラフェン酸化物をCH₃COOHと脱イオン水で混合しました。Ni-Mo前駆体溶液を、グラフェン酸化物溶液に（NH₄）₂MoS₄とNi(CH₃COO)₂·4H₂Oを異なるモル比で添加して調製しました。Ni-MoS₂/rGO懸濁液を遠心分離と80°Cでの乾燥後取得しました。回収したNi-MoS₂/rGO懸濁液をN₂雰囲気下で600°Cで4時間焼成しました。得られたNi-MoS₂/rGOナノコンポジットを非酵素グルコースセンシングに使用しました。図1bは、Ni-MoS₂/rGOナノコンポジットで修飾したセンサー電極のグルコース溶液逐次添加に対するアンペロメトリック応答を示します。各グルコース添加後に明確な電流増加が観察されました。さらに、図1bのインセットは、センサーが5 μMという低いグルコース濃度に応答できることを示しています。グルコース濃度の関数として抽出された電流信号を図1cにプロットし、センサーの広い線形検出範囲（0.005〜8.2 mM）を明確に示しています。これは典型的なヒト血糖値を十分にカバーしています。計算された感度と検出限界はそれぞれ256.6 μA mM⁻¹ cm⁻²と2.7 μM（S/N = 3）です。このセンサーの感度と検出限界は先行研究より明確に低いものの、線形検出範囲は大幅に改善されています。この研究はさらに、Ni-MoS₂/rGOコンポジットを使用することで、拡散係数1.83 × 10⁻³ cm²s⁻¹と触媒速度定数6.26 × 10⁵ cm³mol⁻¹ s⁻¹で、改善された電子輸送速度と電気触媒活性を報告しています。図1dに示すように、センサーを乾燥条件下で保存した場合、15日間で1 mMグルコースへの電流応答はほぼ変化せず、良好な安定性を示しました。一般的な干渉化学物質（NaCl、ドーパミン、尿酸、アスコルビン酸、VB）の影響も調べられました。結果は図1eに示され、これらの化学物質が信号電流に与える影響は限定的です。正常血清中の典型的な濃度である0.1 mMのNaCl、ドーパミン、尿酸、アスコルビン酸、VBによる電流変化は、2.5 mMグルコースへの電流応答のわずか0.76%、2.77%、6.03%、0%、2.51%、0.63%でした。最終的に、Ni-MoS₂/rGOセンサーによる測定濃度と報告された病院値の良好な一致を実証し、センサーの実用応用への大きな可能性を示しました[30]。

a Ni-MoS₂/rGOコンポジット合成の概略図。 b グルコース逐次添加に対するNi-MoS₂/rGOセンサーのアンペロメトリック応答。 c 異なるグルコース濃度に対する抽出応答電流。 d 15日間のアンペロメトリック測定によるセンサーの安定性テスト。 e 2.5 mMグルコースと0.1 mM干渉化学物質のアンペロメトリック応答比較。[25]から転載、Copyright 2017、Elsevier許諾済み

MoS₂ナノコンポジットの電荷移動を改善する別の方法は、もう一つの高導電性で生体適合性のある炭素材料であるカーボン ナノチューブ（CNT）とのハイブリダイゼーションです。同時に、この方法はMoS₂ナノ材料の再積層をうまく制限し、より多くの活性反応サイトを提供します。CNTは3D構造でも広く合成され、エネルギー貯蔵、エネルギー収穫、センシングなどに応用されています[31,32,33]。Liらは、コバルト酸化物ナノ粒子とCNTでハイブリダイズされたMoS₂ナノシートの3Dナノコンポジットを調製しました[34]。コバルト酸化物ナノ粒子は電気触媒活性の向上に、CNTは伝導度の向上に使用されました。Co-MoS₂/CNTナノコンポジットを合成するために使用された一括水熱法を図2aに簡略化して示します。CNT、0.1 mmol Co(CH₃COO)₂·4H₂O、1.35 mmol Na₂MoO₄、7.5 mmol L-システインの混合物をテフロンライニング ステンレス オートクレーブに移し、180°Cで24時間保持しました。生成物を冷却、遠心分離し、脱イオン水と無水エタノールで洗浄しました。洗浄したCo-MoS₂/CNTナノコンポジットを真空オーブンで60°C、6時間乾燥しました。Co-MoS₂/CNTナノコンポジットの走査型電子顕微鏡（SEM）と透過型電子顕微鏡（TEM）画像を図2b、cに示します。直径約20 nmの典型的な3D束状CNTが観察されました。TEM画像は、MoS₂ナノシートに付着した中空CNTを明確に示しています。このような構造は、MoS₂ナノシートを支持し、Coナノ粒子を固定化する高導電性マトリックスとして機能します。このような高密度にパックされたCo-MoS₂/CNTナノコンポジットは、十分な触媒活性エッジを提供するだけでなく、反応中の効率的な電荷移動も可能にします。より重要なことに、高密度にパックされたCo-MoS₂/CNT構造と、CNTの0.34 nmより大きいMoS₂の0.65 nmというかなり大きな層間隔は、MoS₂/CNTコンポジットの再積層を効果的に抑制します。酵素フリー センサーの性能を調べるために、典型的なサイクリック ボルタンメトリーとアンペロメトリック測定を実施しました。Co-MoS₂/CNTセンシング電極のアンペロメトリック応答（Ag/AgCl対0.65 V）をグルコース逐次添加で測定した結果を図2dに示します。グルコース添加に対する明確な段階的電流増加が観察されました。図2eに示すように、最大5.2 mMの良好な線形検出範囲が達成されました。計算された感度は131.69 μA mM⁻¹ cm⁻²です。比較的低い感度にもかかわらず、図2fから極めて低い検出限界80 nM（S/N = 3）が得られました。

a Co-MoS₂/CNTs水熱組み立ての概略図。 b SEMおよび c 合成Co-MoS₂/CNTsのTEM画像。 d グルコース逐次添加に対するCo-MoS₂/CNTセンサーのアンペロメトリック応答。 e 異なるグルコース濃度に対する抽出応答電流。 f 80 nMグルコースに対するCo-MoS₂/CNTセンサーのアンペロメトリック曲線。[29]から転載、Copyright 2019、Elsevier許諾済み

金属-2D材料ハイブリッドで示される相乗効果と同様に、二元合金とナノ構造も触媒性能の向上を示し、センシング[35]、エネルギー収穫[36, 37]など多くの応用への良好な可能性を示しています。Liらは最近、非酵素過酸化水素とグルコースセンシング用のAu-Pd二元ナノ粒子を合成しました[5]。Au-Pd/MoS₂センサー電極の作製を図3aに示します。MoS₂ナノシートは液相剥離で調製されました。Au-Pd二元ナノ粒子は化学還元で合成されました。調製されたAu-Pd/MoS₂ナノコンポジットをガラス状炭素電極に堆積させ、化学センシングに使用しました。図3bに示すように、グルコース逐次添加で良好な電流ステップが観察されました。測定された線形検出範囲0.5〜20 mMは、正常なヒト血糖値を大きく超えています（図3c）。従来の二元ナノ粒子（多くの場合高価な金属製）を使用する代わりに、Maらは金ナノ粒子-ポリピロール（PPY）共修飾MoS₂ナノコンポジットを設計しました[38]。金属/導電性ポリマー ハイブリッドもセンサー電極の表面積と伝導度の向上が期待されます。さらに、導電性ポリマーの使用は電気化学センサーのコストをさらに削減できます。作製されたMoS₂-PPY-Au/ガラス状炭素電極は、0.08 nMという驚異的な低検出限界、ほぼ干渉フリーの選択性、3週間以上の長期安定性を示しました。しかし、センサー感度はわずか37.35 μA·μM⁻¹·cm⁻²で、検出範囲はかなり限定的（0.1〜80 nM）です。

a Au-Pd/MoS₂ナノコンポジットの合成とガラス状炭素電極への組み立て（非酵素電気化学的H₂O₂およびグルコースセンシング用）の説明。 b グルコース逐次添加に対するAu-Pd/MoS₂ナノコンポジットセンサーのアンペロメトリック応答。 c 異なるグルコース濃度に対する抽出応答電流。[5]から転載、Copyright 2017、Elsevier許諾済み

金属に加えて、高い触媒活性を持つ金属酸化物も電気化学触媒の改善のために試みられています。高い電気触媒活性に加え、金属酸化物の低コストは、低コスト電気化学センサーにおいて見過ごせないもう一つの利点です。様々な金属酸化物の中で、異なる形態のCu₂Oナノ材料は、様々な応用での触媒に有望です。Fangらは、非酵素グルコースセンシング用のCu₂Oナノ粒子で修飾されたMoS₂を研究しました[39]。Cu₂O/MoS₂ハイブリッド修飾電極のアンペロメトリック測定は、0.01〜4 mMの良好な線形範囲を示しました。抽出された検出限界は約1 μMです。感度は3108.87 μA mM⁻¹ cm⁻²と計算され、ほとんどのMoS₂ベース非酵素グルコースセンサーより高い値です。結果は、低コスト非酵素グルコースセンサーへの金属酸化物の良好な可能性も示しています。MoS₂ナノコンポジットベース酵素フリー グルコースバイオセンサーの比較を表1に示します。

MoS₂電界効果トランジスタを用いた高感度グルコース検出

MoS₂電界効果トランジスタ（FET）は、高いスイッチング電流比、低リーク電流、小さなサブスレッショルド スイング、高移動度など多くの利点を持ちます[41, 42]。優れた電子特性と機械的堅牢性により、MoS₂トランジスタは低エネルギー、低コスト、ウェアラブル エレクトロニクスへの良好な可能性を示しています[43, 44]。MoS₂トランジスタベースのバイオセンサー、フォトディテクタ、ガスセンサー、およびそれらのフレキシブル対応品が最近報告されています[45]。MoS₂トランジスタの利点により、これらのセンサーは高感度、低消費電力、携帯性などを実現します。MoS₂ FETは、湿度、H₂O₂、NO、NO₂、NH₃、DNAなどの様々なセンサーとして報告されています[46,47,48,49]。Shanらは、グルコース検出用の最初のMoS₂ベース電界効果トランジスタを報告しました[40]。図4aに示すように、バックゲート MoS₂ FETをSiO₂/Si基板上に作製しました。ソースおよびドレイン電極をフォトリソグラフィと電子ビームリソグラフィでパターン化しました。Au/Ni（70 nm/10 nm）コンタクトを蒸着で堆積しました。約2 μm × 3 μmのMoS₂チャネル材料が機械的剥離で得られ、事前パターン化された電極に転写されたことに注意してください（図4b参照）。作製されたトランジスタをサンプルセルに配置してテストしました。

a バックゲート MoS₂トランジスタの概略図。 b ソースとドレイン電極間のMoS₂チャネル材料の光学顕微鏡画像。 c 異なるグルコース濃度に対するリアルタイム電流応答。 d グルコース濃度（0〜30 mM）の関数としてのMoS₂ FETの応答電流Ids。インセットは、より低いグルコース濃度（0〜1.0 μM）で抽出された応答電流を示す。[44]からCC BY-NC 3.0で転載

異なる濃度のグルコース溶液で測定されたIds-Vds曲線は、グルコース濃度の増加に伴うソース-ドレイン電流の増加を明確に示しました。グルコース濃度にGOx酵素が添加されていたことに注意してください。したがって、センシングは完全に酵素フリーではありません。グルコース濃度増加に伴うチャネル電流の増大は、酵素的グルコース酸化に起因するとされました。反応で生成された電子がn型MoS₂チャネルに移動し、その伝導度を増加させました。センサーのグルコース応答を示すため、異なる濃度のグルコースを逐次添加してリアルタイムIds測定を実施し、図4cに示します。測定は純粋なPBS溶液から始め、前回より1 mM高いグルコース濃度の溶液を毎分配置しました。異なるグルコース濃度に対するソース-ドレイン電流応答を図4dにプロットしました。明らかに、MoS₂ FETセンサーは最大30 mMまでのグルコース検出で非常に広い線形範囲を示します。低濃度グルコース溶液でテストを繰り返し、MoS₂ FETセンサーの検出限界と感度を調べました。図4dのインセットに示すように、センサーは300 nMという低濃度のグルコースの存在を明確に検出できます。MoS₂ FETグルコースバイオセンサーの感度は260.75 mA mM⁻¹と計算されました。高感度と低検出限界に加え、デバイスは最大45日間の高い安定性も示しました。しかし、現在のデバイスはテスト中のグルコース溶液にGOx酵素の添加を必要とするため、携帯用途には実用的ではありません。

結論と展望

このミニレビューでは、MoS₂ナノコンポジットベースの酵素フリー バイオセンサー開発に向けた最近の取り組みを紹介しました。これらの論文はすべて、感度、線形検出範囲、検出限界の観点から高性能グルコースセンサーへの容易で低コストな手段を提示しています。これらの研究は間違いなく、低コストで感度の高いグルコースセンサーへの新たな機会を開きます。進歩は、2D材料、金属ナノ材料、触媒酸化物ナノ粒子の新規ナノコンポジット合成における最近の進展に大きく依存しています。今後もこの方向への更なる投資が期待され、蓄積された経験は関連材料のセンシング応用に関する将来の研究に大いに役立つでしょう。

しかし同時に、臨床やその他の実用応用にはまだ多くの努力が必要であることを認識すべきです。これらのデバイスの安定性と再現性はまだ改善が必要です。これまで限定的な保存期間や乾燥条件での評価のみでした。第二に、化学合成法は容易で低コストですが、スケーラブルかどうかは不明です。インクジェット印刷などの新技術が、センサーの反復可能な大規模作製に使用される可能性があります。MoS₂ベース電気化学センサーは炭素材料ベースの対応品と競合する性能を示しますが、MoS₂の触媒エッジサイトなどの利点は実質的ではありません。MoS₂のユニークな特性を非酵素グルコースセンシングの更なる改善に活かす余地は明確にあります。さらに、MoS₂ナノコンポジットベースのフレキシブル グルコースバイオセンサーの開発は、ヘルスケアでのフレキシブル センシングに重要であり、市場でより競争力を持つでしょう。これは間違いなく将来の研究ホットスポットとなるでしょう。

最後に、MoS₂ FETベース センサーはグルコースセンシングで優れた性能を示します。MoS₂ FETの最近の発展を考慮すると、この方向性は低コスト グルコースセンサーや他の種類の化学センサー開発に非常に有望です。現在報告されているMoS₂ FETグルコースセンサーの研究は、GOxドープ グルコース溶液でのみ機能することを再強調しておく必要があります。今後の研究では、MoS₂ FETグルコースセンサーのより実用的な展開のために、GOxを使用しない代替手段を見つける必要があります。