《Veterinary and Animal Science》：Biosensors for the Detection of Arthropod-Borne Veterinary Viruses: A Comprehensive Review
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本綜述系統梳理了2015至2025年間用于獸醫蟲媒病毒檢測的生物傳感器技術。文章重點分析了針對Togaviridae、Flaviviridae、Bunyaviridae、Reoviridae、Rhabdoviridae及Asfarviridae等多個病毒家族中重要病原體（如JEV、WNV、RVFV、BTV、ASFV等）的多種生物傳感器平臺，涵蓋電化學、光學、CRISPR（例如Cas12a/Cas14a）、微流控及納米材料（如AuNPs、MXene、量子點）等類型。綜述指出，這些傳感器在靈敏度（可達femtomolar甚至zeptomolar級別）、特異性及現場適用性（Point-of-Care, POC）方面展現出巨大潛力，能有效彌補傳統方法（如ELISA、qPCR）在時效性、成本及操作復雜性方面的不足，為獸醫病毒學監測、早期診斷和疫情快速響應提供了創新解決方案，但針對部分病毒仍存在研究空白，未來需向多靶點、便攜式及商業化方向進一步發展。
引言
節肢動物傳播的獸醫病毒對動物健康、食品安全和公共衛生構成重大威脅。氣候變化、全球貿易和集約化農業的發展加劇了這些病毒的流行，因此開發快速、靈敏且適用于現場的診斷工具對于早期干預和有效應對疫情暴發至關重要。傳統的診斷方法，如病毒分離、逆轉錄聚合酶鏈式反應（RT-PCR）和酶聯免疫吸附測定（ELISA）被認為是金標準，但其操作復雜、耗時且需要實驗室基礎設施，在資源有限的環境中應用受限。生物傳感器技術為解決這些局限性提供了新方案，它通常由生物識別元件（如抗體、適配體、分子印跡聚合物）、換能器（將生物分子相互作用轉換為可測量信號）和電子系統組成。近年來，生物傳感器在靈敏度、速度和便攜性方面取得了顯著進展，非常適合在現場診斷中應用。
生物傳感器技術與分類
生物傳感器可根據其換能機制分為多種類型。電化學生物傳感器（如安培型、電位型、伏安型、阻抗型、電導型）測量電子轉移過程中的電流、電壓或阻抗變化。光學生物傳感器（如熒光、化學發光、表面等離子體共振、光纖）依賴于光信號的變化。其他類型還包括重量型（如石英晶體微天平、壓電傳感器）、熱學型、電子型（如場效應晶體管）和聲波型生物傳感器。納米材料（如金納米顆粒、石墨烯、碳納米管）的引入進一步提高了傳感器的性能，通過增強信號強度和靈敏度，實現了快速甚至可視化分析。
Togaviridae家族病毒檢測
Togaviridae家族包括東部馬腦炎病毒（EEEV）、西部馬腦炎病毒（WEEV）和委內瑞拉馬腦炎病毒（VEEV）等重要病原體。針對該家族病毒的生物傳感器研究包括基于細胞的生物傳感器平臺、利用單域抗體（sdAb）的傳感器芯片、基于抗菌肽（AMPs）的肽生物傳感器以及結合光可尋址電位傳感器（LAPS）的免疫過濾測定（IFA）等。這些傳感器在檢測靈敏度（檢測限可達30 ng/mL）和特異性方面表現出色，但當前技術發展仍局限于少數病毒，許多成員如Highlands J病毒、Buggy Creek病毒等的研究尚顯不足。
Flaviviridae家族病毒檢測：以黃熱病病毒（YFV）和日本腦炎病毒（JEV）為例
Flaviviridae家族病毒，特別是黃熱病病毒（YFV）和日本腦炎病毒（JEV），是重要的研究對象。針對YFV，研究人員開發了多種生物傳感器，例如基于氧化鋅納米顆粒（ZnO-NPs）、半胱氨酸（Cys）和伴刀豆球蛋白A（ConA）凝集素的電化學阻抗生物傳感器、三維（3D）打印多重電化學系統、基于適配體的電化學傳感器以及紙基電化學基因傳感器等，其檢測限可達0.01 μM甚至更低（如96 ag/mL）。對于JEV，傳感技術更加多樣化，包括基于納米材料（如碳納米顆粒、金納米棒）、石墨烯場效應晶體管（GraFET）、分子印跡聚合物（MIP）以及CRISPR（如RAVI-CRISPR）的平臺，實現了飛摩爾（femtromolar）甚至單拷貝RNA的檢測靈敏度。側向流動檢測（LFD）和設備（如"Sensit"智能手機設備）也展示了其現場應用的潛力。
Bunyaviridae、Reoviridae、Rhabdoviridae及Asfarviridae家族病毒檢測
對于Bunyaviridae家族的裂谷熱病毒（RVFV），研究包括使用未修飾金納米顆粒（AuNPs）的比色法檢測、無標記電化學適配體傳感器以及基于分裂NanoLuc技術的發光生物傳感器用于檢測克里米亞-剛果出血熱病毒（CCHFV）抗體。在Reoviridae家族中，針對藍舌病病毒（BTV）的開發了消逝波光纖免疫傳感器（EWFI）、基于多壁碳納米管（MWCNTs）的電化學免疫傳感器以及用于檢測飯煲病毒（Ibaraki virus）的磁調制生物傳感（MMB）系統。Rhabdoviridae家族的水泡性口炎病毒（VSV）可通過可調電阻脈沖傳感（TRPS）進行表征，而牛短暫熱病毒（BEFV）則可通過加速計傳感器通過監測牛的行為變化（如活動強度降低）進行早期檢測。在Asfarviridae家族中，非洲豬瘟病毒（ASFV）的檢測技術尤為豐富，包括CRISPR-Cas12a/Cas14a平臺（結合熒光、比色或側向流動檢測）、微流控設備（如等溫核酸擴增）、局部表面等離子體共振（LSPR）傳感器、納米孔測序以及加速計行為傳感器等，檢測限低至數個拷貝/μL，為現場快速診斷和疫情監控提供了強大工具。
納米材料在獸醫病毒傳感器中的應用
納米材料作為功能組件廣泛應用于生物傳感器中，顯著提升了其性能。例如，金、銀納米顆粒可用于增強光學信號；碳納米管、石墨烯可改善電化學傳感器的電子傳遞效率；氧化鋅納米顆粒等金屬氧化物納米材料也常被用作傳感界面。這些納米結構通過增加比表面積、改善生物分子固定化以及增強信號轉導，共同推動了傳感器在靈敏度、穩定性和微型化方面的進步，使其更適用于現場即時檢測。
未來展望與結論
生物傳感器技術在獸醫蟲媒病毒檢測領域發展迅速，呈現出向快速、特異、低成本、便攜及多靶點檢測方向發展的趨勢。CRISPR技術、微流控芯片、納米材料與人工智能（AI）的結合，以及智能手機集成的便攜式設備，是未來的重要發展方向。然而，仍面臨一些挑戰：許多病毒傳感器的研究覆蓋不足；傳感器需要進一步的臨床驗證和商業化開發；在現場條件下的長期穩定性和抗干擾能力有待提高；此外，開發能同時檢測多種病毒的多重化傳感器平臺也是未來的重點。隨著全球變暖可能加劇蟲媒病毒的傳播，發展強大的、網絡化的生物傳感器監測系統對于建立更具韌性的全球動物疫病 surveillance 體系至關重要。總體而言，生物傳感器在獸醫病毒學領域具有巨大潛力，有望顯著改善疫情應對能力。
