탄소 기반 나노소재(CBNs)인 그래핀 옥사이드(GO), 탄소 나노스피어(CNSs), 탄소 나이트라이드(CNs), 탄소 나노튜브(CNTs), 탄소 닷(CDs), 나노다공성 탄소, 그리고 나노복합체는 뛰어난 열적, 기계적, 전기적 및 광학적 특성과 매우 다양한 표면 화학성을 지닌다. 이들의 조절 가능한 크기, 형상, 표면 기능성은 강한 π-π 상호작용과 반도체와 유사한 거동을 가능하게 하여 효율적인 광 흡수와 생체분자와의 친밀한 계면 형성을 촉진한다. 이러한 특성으로 인해 CBNs는 의생명공학 분야의 유망한 후보군으로 자리매김하였으며, 유기 기능과 무기 기능을 하나의 통합된 구조 내에 결합시키는 생체모사(biomimetic) 설계를 촉진해 왔다. 이 리뷰에서는 차세대 바이오센싱 및 테라노스틱스(theranostics)에서 CBNs의 활용과 관련된 최근의 진보를 조명한다. 물리화학적 공학, 데옥시리보핵산(DNA) 오리가미(dna origami) 템플레이팅, 펩타이드 또는 효소 보조 조립, 다당류 고정(anchoring), 그리고 지질 변형(lipid modification)과 같은 접근법은 이들의 생체적합성, 선택성 및 촉매 활성을 향상시켰다. 형광 스위칭, aptamer-CNT 광물리학(photophysics), 스페이서(spacer) 조절 에너지 전달을 포함한 혁신은 금속 이온, 대사산물, 신경전달물질, 병원체, 약물 및 암 바이오마커에 대한 초고감도 검출을 가능하게 한다. 또한 전계효과 트랜지스터(field-effect transistors)와 레이저 스크라이빙(graphene electrodes) 그래핀 전극을 포함하는 통합 CBN 기반 플랫폼은 단일 바이러스 또는 단일 세포 진단과 반응형 치료 중재를 수행할 수 있는 역량을 보여준다. 마지막으로 대규모 합성, 생물안전성, 규제의 조화, 대중의 수용성과 관련된 번역(translation) 과제가 논의되며, 유연 전자소자, 오가노온칩(organ-on-chip) 모델, 그리고 AI 기반 설계를 결합한 학제 간 전략을 통해 CBN 기반 정밀 진단 및 개인 맞춤형 테라노스틱스의 임상적 번역을 진전시키기 위한 제안이 이루어진다.
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