本文提出一种将新一代深度学习算法与等离子体电化学生物传感器相结合的路径，用于病原体的快速、即时和现场可及诊断。研究构建了 MobileNet-Transformer 与门控循环单元（GRU）深度神经网络，并与纳米结构等离子体生物传感器集成，用于早期检测大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌。为增强生物传感器电荷转移动力学，采用金纳...
CRISPR-Cas系统最初被鉴定为原核生物适应性免疫机制，现已迅速发展为分子诊断的强有力工具。凭借其精确的核酸靶向能力，CRISPR诊断可为多种靶标提供快速、灵敏且特异的检测方案。本综述深入阐述多种Cas蛋白（如Cas9、Cas12a、Cas13a）的基本原理及其不同作用机制（顺式切割与反式切割），并重点介绍其在传染病监测、癌症生...
Förster共振能量转移（FRET）生物传感器基于供体与受体荧光团之间的非辐射能量转移，通过荧光强度、FRET效率或荧光寿命的变化实现生物分子检测，具有高灵敏度、高特异性和实时监测优势。本综述系统总结了FRET生物传感器在细胞成像、药物发现、病原检测和癌症诊断中的最新进展，涵盖供体–受体对优化、单分子FRET、荧光寿命成像、pH/...
下呼吸道感染（LRTIs）是全球主要死因之一，每年造成数百万人死亡并带来沉重医疗负担。准确检测呼吸道病原对LRTI有效管理至关重要，但临床常依赖痰液分析，而痰液黏稠、成分复杂，需要繁琐预处理，尤其在需要即时诊断的场景中更具挑战。本综述概述LRTI主要类型、不同患者诊疗路径与即时检测节点，回顾痰液液化方法及医院现有商业化LRTI检测工...
生物传感器通过高灵敏、快速检测畜禽重要病原，改变了畜禽传染病诊断方式。本文综述了生物传感器的发展、优势及其在细菌、寄生虫和病毒检测中的应用，重点讨论荧光素酶型生物传感器。该类器件将生物响应转化为可量化信号，实现对关键生物标志物的实时、无创监测。与培养、ELISA 和 PCR 等传统方法相比，生物传感器在产科感染诊断中表现出更高的灵敏...
传染病由细菌、真菌、病毒和寄生虫引起，是重大全球健康挑战。疾病症状重叠和新病原体出现使诊断与治疗复杂化，传统方法耗时且复杂，因此需要快速、准确的技术。适配体是单链RNA或DNA序列，可作为单克隆抗体的核酸类似物，对靶分子具有高特异性和高亲和力，结构稳定、成本低、批次差异小，适用于生物标志物检测、诊断、成像和靶向治疗。本文系统综述适配...
适配体是能够以高亲和力特异性结合靶标配体的单链寡核苷酸序列。与抗体相比，适配体具有制造成本低、免疫原性低、批次差异小、货架期长、对不同分子环境耐受性强以及潜在靶标更多等优势，因此被用于药物递送、生物传感器技术、治疗和诊断等领域。系统进化指数富集（SELEX）是获得适配体的核心方法，但传统方案耗时且费力。为此，研究者发展了多种优化变体...
非洲猪瘟病毒（ASFV）传染性强且致死率高达100%，已在全球造成重大经济损失。本文开发了一种级联比色检测方法，将CRISPR/Cas14a系统、G-四链体DNA酶（G4 DNAzyme）与微流控纸基分析装置（μPAD）相结合，用于ASFV核酸检测。该方法先通过PCR扩增ASFV双链DNA，并利用T7外切酶选择性生成目标单链DNA；...
病原体的连续监测在环境、医疗和食品工业中具有重要应用。石英晶体微天平（QCM）是一种基于压电效应测量表面附着质量的实时检测技术，因灵敏度高、检测速度快，在细菌和病毒早期感染诊断与疾病进程追踪中受到关注。本综述首先概述 QCM 生物传感方法的工作原理、常用识别元件及其局限性，随后总结 QCM 用于病原检测的代表性实例，重点讨论微流控磁...
食源性和水源性疾病仍是全球公共卫生与食品安全的重大问题。每年约有42万和220万人分别死于食源性和水源性疾病，沙门氏菌、产志贺毒素大肠杆菌、弯曲杆菌、单核细胞增生李斯特菌、霍乱弧菌、钩端螺旋体、血吸虫等是重点关注病原。传统培养、流式细胞术和染色方法耗时长，难以满足实时监测需求。生物传感器利用酶、抗体、组织、遗传物质或适配体等生物识别...
药用植物常受生物胁迫，导致产量、经济和产品品质损失。链格孢属（Alternaria）是全球药用植物中有害真菌病原之一，因此需要快速、准确的早期检测方法以避免重大经济损失。传统方法检测 Alternaria 耗时、昂贵且需要专业经验。虽然已有多种生化和分子技术用于植物病害检测，但其准确性、特异性、灵敏度、可靠性和速度存在差异，且不适合...
成簇规律间隔短回文重复（CRISPR）系统是原核生物抵御噬菌体和质粒入侵的天然适应性免疫系统。CRISPR-Cas系统分为两大类六型，其中VI型中的CRISPR/Cas13a系统因具有Cas13a蛋白的反式切割活性和crRNA的高特异性，在分子诊断、基因治疗、基因编辑和RNA成像中应用最广。本文综述了CRISPR/Cas13a系统检...
电化学生物传感器是一类利用电化学换能器执行功能的生物传感器。近几十年来，已开发多种用于病原检测的电化学生物传感器，并从换能元件、生物识别元件和电化学方法等方面进行了系统研究。本综述讨论可用于病原识别的生物识别元件，包括抗体和适配体，并重点讨论换能器与电极改造在传感器设计中的整合。病原检测方法可按样品制备和二次结合过程分类。电化学生物...
传染病持续威胁人类社会，新冠疫情、抗菌药物耐药性和医院感染使全球医疗系统承压。控制感染的关键在于快速识别致病病原。传统微生物培养是临床微生物学金标准，PCR扩大了可检测病原范围，但二者依赖昂贵设备和专业人员，难以满足即时检测需求。本文作为《化学研究快报》特刊客座编辑前言，概述面向感染诊断的新一代生物传感器进展。化学帮助解析感染与宿主...
传染病是全球公共卫生的紧迫挑战，快速、准确地识别病原并实施个体化精准治疗对控制疫情传播至关重要。适配体是通过指数富集系统进化（SELEX）筛选得到的单链DNA或RNA，能以高亲和力和高特异性结合多种靶标，在传染病诊断和治疗中具有广阔应用前景。本综述系统概述了SELEX技术的最新进展，重点介绍适配体技术在传染病领域的应用，包括靶向药物...
传染病和流行病（如2019冠状病毒病，COVID-19）的广泛传播对人类健康构成日益严峻和紧迫的威胁。预防此类疾病传播优先要求开发能够以最低成本快速、选择性和可靠地检测病原体的传感装置。纸基分析装置（PADs）是满足这些标准的有前景工具。已建立多种纸基生物传感器，可与传统病原体检测方法相媲美。其中，比色策略具有前景，因为结果可用肉眼...
本文综述了用于病原检测的电化学生物传感器近年进展。文章从换能元件、生物识别元件、电化学技术和传感器性能等方面，对病原检测电化学生物传感器进行了系统梳理。换能元件按电极材料和几何形态分类，讨论了金、铂、碳、ITO、聚合物及纳米结构电极等；生物识别元件包括抗体、适配体和分子印迹聚合物，并分析其可获得性、制备与固定方式。文章还综述了电极修...
家畜是支撑当前全球可持续农业的关键组成部分。在人工智能与自动化应用于畜牧业的背景下，传感器具有重要作用。电化学生物传感器因可靠性高、有望提升发展中国家动物生产力而备受关注。动物病原体和代谢状态的早期准确诊断是提高动物生产力的基石。现有诊断技术通常需要繁琐的样品制备、精密仪器、专用实验室和专业人员，且耗时较长。电化学生物传感器技术具有...
本研究提出一种基于等离子体纳米颗粒的光学生物传感器，用于监测分子结合事件。传感器以点阵形式固定的金纳米颗粒作为传感平台，各金纳米颗粒点分别修饰与目标DNA互补的捕获DNA序列。当含有目标DNA的样品孵育时，目标序列与对应捕获点发生特异性杂交，改变颗粒表面局部折射率，进而引起局域表面等离子体共振（LSPR）峰波长发生位移，并通过光谱方...
尽管对多数生物威胁病原体的致病机制已有基本认识，且治疗手段在过去数十年显著增加，但在生物恐怖主义、无差别战争、污染、气候变化、人口增长和全球化背景下，它们仍是重大公共卫生威胁。几乎所有预防、防护、暴露前预防、暴露后治疗和减轻措施的关键步骤都是早期检测。本文综述检测生物威胁物（包括致病细菌、病毒及其毒素）的现有方法。文章首先从历史背景...