MXene Chemistries for Biomedicine: On-Body, In-Body, and Beyond.

چکیده اصلی

MXenes, a rapidly expanding family of two-dimensional transition-metal carbides, nitrides, and carbonitrides, have gained considerable attention as highly versatile nanomaterials for biomedical applications owing to their high electrical conductivity, chemically tunable surfaces, mixed ionic-electronic transport, and controllable redox activity. This review provides a structured overview of MXene-based biomedical technologies, organized by their functional interaction with the human body. We first examine on-body applications, highlighting MXene-enabled wearable, epidermal, and implantable bioelectronics. We then discuss in-body applications, including regenerative medicine, advanced cancer therapies, and antimicrobial strategies, emphasizing how MXene chemistry regulates biological interactions and therapeutic performance. Finally, we address applications outside the body, such as biosensing and diagnostic platforms, where MXenes enhance sensitivity, signal transduction, and imaging capabilities. Beyond summarizing recent advances, this review critically analyzes current gaps in knowledge, including long-term biocompatibility, degradation pathways, immune interactions, and structure-activity relationships, which currently limit clinical translation. We conclude by outlining key future directions, including sustainable synthesis, oxidation-resistant and fluorine-free MXenes, and the integration of artificial intelligence to accelerate materials discovery and application-specific design. Together, these insights position MXenes as chemistry-programmable nanoplatforms with strong potential to bridge on-body, in-body, and outside-the-body biomedical technologies.

ترجمه فارسی چکیده

مکسن‌ها، خانواده‌ای در حال رشد از کربیدها، نیتریدها و کربونیتروژن‌های فلزات واسطه دو بعدی، به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، سطح قابل تنظیم شیمیایی، حمل همزمان یونی-الکتریکی و فعالیت شیمیایی قابل کنترل، به عنوان نانوذرات بسیار کاربردی برای کاربردهای پزشکی توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. این مرور، یک نمای ساختاریافته از فناوری‌های پزشکی مبتنی بر مکسن را ارائه می‌دهد که بر اساس تعامل عملکردی آن‌ها با بدن انسان سازماندهی شده است. ابتدا کاربردهای روی بدن، از جمله الکترونیک زیستی قابل پوشش و قابل تزریق، بررسی می‌شوند. سپس کاربردهای درون بدن، از جمله پزشکی بازسازی‌کننده، درمان‌های پیشرفته سرطان و استراتژی‌های ضد میکروبی، مورد بحث قرار می‌گیرند. در نهایت، کاربردهای خارج از بدن، مانند پلتفرم‌های سنجش زیستی و دیاگنوزی، که در آن‌ها مکسن‌ها حساسیت، انتقال سیگنال و قابلیت‌های تصویربرداری را افزایش می‌دهند، مورد بررسی قرار می‌گیرد. این مرور علاوه بر خلاصه‌سازی پیشرفت‌های اخیر، به تحلیل انتقادی شکاف‌های فعلی دانش، از جمله زیست‌خوش‌خویی بلندمدت، مسیرهای تجزیه، تعاملات ایمنی و روابط ساختار-فعالیت، که در حال حاضر ترجمه بالینی را محدود می‌کنند، می‌پردازد. نویسندگان در نهایت جهت‌های آینده کلیدی را شامل سنتز پایدار، مکسن‌های مقاوم به اکسید و بدون فلوئور و ادغام هوش مصنوعی برای تسریع کشف مواد و طراحی مخصوص کاربرد، خلاصه می‌کنند.

متن کامل اصلی