《Veterinary and Animal Science》：Biosensors for the Detection of Arthropod-Borne Veterinary Viruses: A Comprehensive Review
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本综述系统梳理了2015至2025年间用于兽医虫媒病毒检测的生物传感器技术。文章重点分析了针对Togaviridae、Flaviviridae、Bunyaviridae、Reoviridae、Rhabdoviridae及Asfarviridae等多个病毒家族中重要病原体（如JEV、WNV、RVFV、BTV、ASFV等）的多种生物传感器平台，涵盖电化学、光学、CRISPR（例如Cas12a/Cas14a）、微流控及纳米材料（如AuNPs、MXene、量子点）等类型。综述指出，这些传感器在灵敏度（可达femtomolar甚至zeptomolar级别）、特异性及现场适用性（Point-of-Care, POC）方面展现出巨大潜力，能有效弥补传统方法（如ELISA、qPCR）在时效性、成本及操作复杂性方面的不足，为兽医病毒学监测、早期诊断和疫情快速响应提供了创新解决方案，但针对部分病毒仍存在研究空白，未来需向多靶点、便携式及商业化方向进一步发展。
引言
节肢动物传播的兽医病毒对动物健康、食品安全和公共卫生构成重大威胁。气候变化、全球贸易和集约化农业的发展加剧了这些病毒的流行，因此开发快速、灵敏且适用于现场的诊断工具对于早期干预和有效应对疫情暴发至关重要。传统的诊断方法，如病毒分离、逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）和酶联免疫吸附测定（ELISA）被认为是金标准，但其操作复杂、耗时且需要实验室基础设施，在资源有限的环境中应用受限。生物传感器技术为解决这些局限性提供了新方案，它通常由生物识别元件（如抗体、适配体、分子印迹聚合物）、换能器（将生物分子相互作用转换为可测量信号）和电子系统组成。近年来，生物传感器在灵敏度、速度和便携性方面取得了显著进展，非常适合在现场诊断中应用。
生物传感器技术与分类
生物传感器可根据其换能机制分为多种类型。电化学生物传感器（如安培型、电位型、伏安型、阻抗型、电导型）测量电子转移过程中的电流、电压或阻抗变化。光学生物传感器（如荧光、化学发光、表面等离子体共振、光纤）依赖于光信号的变化。其他类型还包括重量型（如石英晶体微天平、压电传感器）、热学型、电子型（如场效应晶体管）和声波型生物传感器。纳米材料（如金纳米颗粒、石墨烯、碳纳米管）的引入进一步提高了传感器的性能，通过增强信号强度和灵敏度，实现了快速甚至可视化分析。
Togaviridae家族病毒检测
Togaviridae家族包括东部马脑炎病毒（EEEV）、西部马脑炎病毒（WEEV）和委内瑞拉马脑炎病毒（VEEV）等重要病原体。针对该家族病毒的生物传感器研究包括基于细胞的生物传感器平台、利用单域抗体（sdAb）的传感器芯片、基于抗菌肽（AMPs）的肽生物传感器以及结合光可寻址电位传感器（LAPS）的免疫过滤测定（IFA）等。这些传感器在检测灵敏度（检测限可达30 ng/mL）和特异性方面表现出色，但当前技术发展仍局限于少数病毒，许多成员如Highlands J病毒、Buggy Creek病毒等的研究尚显不足。
Flaviviridae家族病毒检测：以黄热病病毒（YFV）和日本脑炎病毒（JEV）为例
Flaviviridae家族病毒，特别是黄热病病毒（YFV）和日本脑炎病毒（JEV），是重要的研究对象。针对YFV，研究人员开发了多种生物传感器，例如基于氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）、半胱氨酸（Cys）和伴刀豆球蛋白A（ConA）凝集素的电化学阻抗生物传感器、三维（3D）打印多重电化学系统、基于适配体的电化学传感器以及纸基电化学基因传感器等，其检测限可达0.01 μM甚至更低（如96 ag/mL）。对于JEV，传感技术更加多样化，包括基于纳米材料（如碳纳米颗粒、金纳米棒）、石墨烯场效应晶体管（GraFET）、分子印迹聚合物（MIP）以及CRISPR（如RAVI-CRISPR）的平台，实现了飞摩尔（femtromolar）甚至单拷贝RNA的检测灵敏度。侧向流动检测（LFD）和设备（如"Sensit"智能手机设备）也展示了其现场应用的潜力。
Bunyaviridae、Reoviridae、Rhabdoviridae及Asfarviridae家族病毒检测
对于Bunyaviridae家族的裂谷热病毒（RVFV），研究包括使用未修饰金纳米颗粒（AuNPs）的比色法检测、无标记电化学适配体传感器以及基于分裂NanoLuc技术的发光生物传感器用于检测克里米亚-刚果出血热病毒（CCHFV）抗体。在Reoviridae家族中，针对蓝舌病病毒（BTV）的开发了消逝波光纤免疫传感器（EWFI）、基于多壁碳纳米管（MWCNTs）的电化学免疫传感器以及用于检测饭煲病毒（Ibaraki virus）的磁调制生物传感（MMB）系统。Rhabdoviridae家族的水泡性口炎病毒（VSV）可通过可调电阻脉冲传感（TRPS）进行表征，而牛短暂热病毒（BEFV）则可通过加速计传感器通过监测牛的行为变化（如活动强度降低）进行早期检测。在Asfarviridae家族中，非洲猪瘟病毒（ASFV）的检测技术尤为丰富，包括CRISPR-Cas12a/Cas14a平台（结合荧光、比色或侧向流动检测）、微流控设备（如等温核酸扩增）、局部表面等离子体共振（LSPR）传感器、纳米孔测序以及加速计行为传感器等，检测限低至数个拷贝/μL，为现场快速诊断和疫情监控提供了强大工具。
纳米材料在兽医病毒传感器中的应用
纳米材料作为功能组件广泛应用于生物传感器中，显著提升了其性能。例如，金、银纳米颗粒可用于增强光学信号；碳纳米管、石墨烯可改善电化学传感器的电子传递效率；氧化锌纳米颗粒等金属氧化物纳米材料也常被用作传感界面。这些纳米结构通过增加比表面积、改善生物分子固定化以及增强信号转导，共同推动了传感器在灵敏度、稳定性和微型化方面的进步，使其更适用于现场即时检测。
未来展望与结论
生物传感器技术在兽医虫媒病毒检测领域发展迅速，呈现出向快速、特异、低成本、便携及多靶点检测方向发展的趋势。CRISPR技术、微流控芯片、纳米材料与人工智能（AI）的结合，以及智能手机集成的便携式设备，是未来的重要发展方向。然而，仍面临一些挑战：许多病毒传感器的研究覆盖不足；传感器需要进一步的临床验证和商业化开发；在现场条件下的长期稳定性和抗干扰能力有待提高；此外，开发能同时检测多种病毒的多重化传感器平台也是未来的重点。随着全球变暖可能加剧虫媒病毒的传播，发展强大的、网络化的生物传感器监测系统对于建立更具韧性的全球动物疫病 surveillance 体系至关重要。总体而言，生物传感器在兽医病毒学领域具有巨大潜力，有望显著改善疫情应对能力。
