がん診断応用のための電気化学発光ナノセンサーの最近の動向

Recent developments in electrochemiluminescence nanosensors for cancer diagnosis applications.

• Yantao Fu
• Qiang Ma

抄録

近年、電気化学発光（ECL）ナノセンシングシステムは急速に開発が進み、超高感度解析や細胞イメージングにおいて大きな進歩を遂げています。高選択性、超高感度、良好な再現性というユニークな利点があるため、ECLナノセンサーは、がん診断のための新たな道を切り開くことができます。ECLナノセンサーの開発により、単一細胞のハイスループット解析、視覚的検出、および空間的に分解されたECLイメージングが実現されています。ECLナノセンサーのイノベーションは、電気化学的励起、コア触媒、光放射、ルミネセンス信号増幅から構成されており、ナノテクノロジー、触媒、光学、電気化学などの複数の分野が関与しています。ECL装置の開発は、イメージング技術にも関連している。ここでは、ECLナノセナーの構築モード、センシング戦略、およびがん診断への応用をレビューする。まず、ECLセンシングシステムのナノ構成要素について議論する。ナノセンシングシステムの構築と信号増幅方法が強調されている。第二に、タンパク質腫瘍マーカーの検出、核酸アッセイ、がん細胞の同定、エキソソームの検出を含む高効率のがん同定戦略を提示する。また、がん診断におけるECLナノセナーの代表的な例として、ハイスループットECL分析、in situアッセイ、視覚的ECL検出、単細胞イメージング診断などの最近の進歩を紹介します。最後に、最近の臨床診断におけるECLナノセンシングシステムの開発状況を踏まえて、課題を取り上げた。ECLナノセンサーは、効果的で信頼性の高い分析方法を提供し、がん診断に新たな道を開く。臨床診断におけるECLナノセンシングシステムの展望は、他のナノセンサー研究の発展にも参考になることは注目に値する。

In recent years, electrochemiluminescence (ECL) nanosensing systems have undergone rapid development and made significant progress in ultrasensitive analysis and cell imaging. Because of the unique advantages of high selectivity, ultra-sensitivity, and good reproducibility, ECL nanosensors can open new paths for cancer diagnosis. With the development of ECL nanosensors, high-throughput analysis, visual detection and spatially resolved ECL imaging of single cells are being realized. The innovations of ECL nanosensors consist of electrochemical excitation, coreactant catalysis, light radiation and luminescence signal amplification, which involve several fields such as nanotechnology, catalysis, optics, and electrochemistry. The developments of ECL instruments also relate to imaging technology. Herein, we review the construction modes, sensing strategies and cancer diagnosis applications of ECL nanosenors. Firstly, the nano-components of the ECL sensing system are discussed. The construction and signal amplification methods of the nanosensing system are emphasized. Secondly, the high-efficiency cancer identification strategies are presented, including protein tumor marker detection, nucleic acid assay, cancer cell identification and exosome detection. The recent advances in representative examples of ECL nanosenors in cancer diagnosis are highlighted, including high-throughput ECL analysis, in situ assay, visual ECL detection, single-cell imaging diagnosis, and so on. Finally, the challenges are featured based on the recent development of the ECL nanosensing system in the clinical diagnosis. The ECL nanosensors provide effective and reliable analytical methods and open new paths for cancer diagnosis. It is noteworthy that the prospects of the ECL nanosensing system in clinical diagnosis are instructive to the developments of other nanosensor research.