纳米尺寸的外泌体已成为重要的医学检测标志物。近年来，电化学纳米传感器在外泌体检测中体现出操作简单、精确度高、可靠等优点。特别是纳米传感界面的发展和研究集成了多种纳米功能单元的性能优势和协同作用，为外泌体分析提供了可靠的传感平台，大大提高了传感检测的效率。近日，吉林大学化学学院马强与吉林大学中日联谊医院甲状腺外科李世杰副主任医师团队在Biosens. Bioelectron上发表题为“Electrochemical nano-sensing interface for exosomes analysis and cancer diagnosis”的综述 (2022 Jul 10;214:114554),探讨了电化学纳米传感界面的研究在外泌体分析及相关癌症诊断中的最新进展，包括相关电化学分析原理、外泌体传感机制、纳米界面构建策略，总结了各种纳米界面的电化学传感性能在外泌体检测的医学诊断应用中的现状，并展望了电化学纳米传感界面在外泌体分析和相关临床癌症诊断中的发展趋势和挑战。 该研究的第一作者是吉林大学中日联谊医院甲状腺外科李世杰副主任医师，通讯作者为吉林大学化学学院马强。项研究得到了国家自然基金、吉林省教育厅等经费支持。
该工作重点介绍了纳米传感界面在外泌体检测中电化学性能的最新进展（如图所示）。研究者首先讨论了用于外泌体分析的电化学传感技术的基本信号转导机制。在电化学传感过程中，分析物与纳米传感界面之间的相互作用引起物理参数的变化，例如电导率（σ）、功函数（φ）和介电常数（ε）。传感器进一步将这些参数转换为电子参数，例如电容（C）、电感（L）或电阻（R）。将化学信息转换为可测量电信号的基本检测原理包括电流传感器、伏安传感器和阻抗传感器。最后，检测装置电路将这些参数转换为电信号，如电流（I）、电压（V）、频率（f）或相位（Φ）。近年来，电化学发光和光电化学分析作为电化学方法的衍生技术，它们分别依赖于作为激发源（输入）和检测信号（输出）的电化学能量的转移。显然，纳米传感界面的构建在分析性能中起着关键作用，包括灵敏度、选择性和生物相容性等。然后，该文章讨论了外泌体检测模式，得益于与纳米传感界面研究的结合，根据检测目标，外泌体分析可分为外泌体识别、表面蛋白分析和miRNA检测。相关纳米传感界面的研究探索了外泌体的高通量和超灵敏分子表征和蛋白质图谱分析等。研究者进一步对构建电化学纳米传感界面的策略进行了深入探讨。作为关键的精确性能指标，电化学分析的选择性和灵敏度取决于生物识别过程的电化学信号响应。由于传感信号响应（例如电流、电荷、电势和阻抗等）用于表达发生在电极表面的生物信息，其在很大程度上是由纳米传感界面的物理化学性质和修饰策略决定的。因此，设计和构建合适的纳米传感界面有助于提高电化学分析测试能力。在纳米传感界面的设计制备方面，该研究综述了静电相互作用、共价键合、电沉积、纳米异质结构、DNA组装结构和图案化结构等多种制备策略。这些传感界面由多种功能纳米单元组成（例如量子点、金纳米颗粒、纳米片、MOF和DNA纳米结构）。文章最后总结了近年来用于外泌体检测的电化学纳米传感界面研究和医学分析应用。检测外泌体及表面蛋白和miRNA对于特定类型癌症的诊断和预后至关重要。展望未来，开发更高效的电化学纳米传感界面用于外泌体分析具有重要意义和更多的临床诊断应用潜力。
参考文献：Electrochemical nano-sensing interface for exosomes analysis and cancer diagnosis. Biosensors and Bioelectronics, 214 (2022) 114554.
外泌体资讯网 Biosens. Bioelectro | 吉林大学马强/李世杰团队：用于外泌体分析及相关癌症诊断的电化学纳米传感界面研究
