蚊子相關病毒（MAVs）是全球公共衛生的主要問題，預計在未來幾十年內將成為最嚴重的病毒流行威脅之一[1]。隨著全球化的加劇，蚊子的地理分布及其傳播的病毒也變得更加廣泛[2]。在這些病毒中，寨卡病毒（ZIKV）、西尼羅河病毒（WNV）、基孔肯雅病毒（CHIKV）、登革熱病毒（DENV）、黃熱病病毒（YFV）和裂谷熱病毒（RVFV）由于其廣泛的流行性和嚴重的健康影響而尤為令人擔憂[3],[4],[5]。這些蚊子傳播病原體導致的顯著發病率和死亡率突顯了對其檢測、監測和控制的迫切需求。西非是一個復雜的媒介-病毒生態系統，其中Aedes、Culex和Anopheles等多種蚊子種類在病毒傳播中起著關鍵作用，對當地和全球健康都有重要影響[6],[7],[8]。特別是Aedes aegypti和Aedes albopictus已被確定為DENV、ZIKV、CHIKV和YFV等病毒的主要媒介，這強調了針對這些蚊種進行檢測和控制的重要性[9]。

每種病毒都表現出不同的生物學和流行病學特征，需要特定的診斷方法。逆轉錄聚合酶鏈反應（RT-PCR）仍然是這些病毒早期和特異性檢測的金標準[10],[11]。雖然血清學檢測對于流行病學監測和晚期診斷很有價值，但由于黃病毒家族內病毒之間的交叉反應性，可能會變得復雜[12]。因此，準確診斷通常需要結合臨床評估、流行病學背景和確認性實驗室檢測，以確保可靠地識別致病因子。在這種情況下，開發快速且低成本的診斷技術至關重要。其中最有前景的方法是生物傳感器系統，它們在產品轉化方面具有巨大潛力，能有效解決這一領域的關鍵需求。電化學傳感器技術作為一種創新工具，在病毒診斷中得到了廣泛應用[13],[14]。與傳統診斷方法相比，這些系統具有高靈敏度、低成本、便攜性和快速響應時間等優點。電化學生物傳感器的基本原理是通過可測量的電化學信號變化來檢測病毒或病毒特異性生物分子（如抗原或核酸），從而實現精確高效的病毒感染識別。在生物傳感器系統中，實現靈敏和選擇性檢測的關鍵在于生物識別元件的性質[15]。固定化在這方面起著至關重要的作用，因為將生物識別劑固定在傳感器表面的方法和效率直接影響重復性和靈敏度[15]。因此，先進的傳感器系統必須集成能夠進行高靈敏度生物測量的下一代分析方法，同時不失去其活性。

目前，能夠分析單個分子的技術為克服當前限制提供了重要機會。其中一種有前景的方法是單分子電化學（SEE），也稱為碰撞電化學、隨機碰撞電化學或納米碰撞電化學[16],[17]。該方法能夠實現單個納米顆粒、生物分子或病毒顆粒的電化學檢測和表征，如本研究所示，具有出色的靈敏度，并能夠以前所未有的精度研究納米尺度上的相互作用[18],[19]。這是一種超靈敏的分析技術，近年來在分析化學和生物傳感器技術方面取得了顯著進展[20],[21],[22]。該方法使得研究單個分子或納米材料的電化學行為成為可能，為分析和理解分子級過程提供了強大手段。測量單個分子需要在空間或時間上隔離單個顆粒的響應，同時保持足夠的信噪比以檢測微弱信號[23]。與傳統宏觀電化學技術不同，單分子測量本質上是隨機的，即單個事件的發生受概率而非確定性行為控制[24],[25]。當微電極浸入納米顆粒懸浮液中時，布朗運動會導致納米顆粒與電極之間的離散電化學響應。這些相互作用可能導致電化學反應的阻斷、顆粒的氧化或還原，或電化學過程的催化增強。因此，SEE不僅提供了關于顆粒電化學和反應動力學的寶貴信息，還提供了關于單個顆粒運動、大小和動態的信息。與傳統電化學技術相比，SEE代表了更靈敏和實用的分析方法，能夠進行納米尺度表征和實時監測單個電活性事件。此外，由于沒有固定生物識別元件，通過制備針對特定生物分子的納米綴合物可以提高特異性。在本研究中，使用的生物識別分子是抗病毒肽（AVP），它具有抗變性且成本低廉。AVP作為一種陽離子、兩親性α-螺旋肽，作為宿主防御分子是理想的候選者。

AVPs的主要作用機制被認為是膜通透性[26]。陽離子AVPs可以與帶負電荷的細菌細胞膜結合并相互作用，導致電化學勢的變化、膜破壞以及細胞內物質（如蛋白質和其他大分子）的泄漏。這一過程最終導致細胞死亡。由于其廣泛的抗菌譜，包括抗菌、抗真菌、抗病毒和抗癌活性，AVPs相比傳統抗生素具有明顯優勢，并已被證明可以克服細菌耐藥性[27]。

關于這些肽及其對各種病原體的活性的信息可以在抗菌活性和肽結構數據庫（DBAASP）（https://dbaasp.org/）中找到，該數據庫為設計具有高治療指數的抗病毒化合物的研究人員提供了寶貴資源（寨卡AVP：AWDFGSVGGVFNSLGKGIHQIFGAAFKSL）。通過利用DBAASP等數據庫中的AVP-靶標生物分子匹配，可以實現基于肽的病毒識別系統的合理設計，使AVPs成為基于SEE的病毒納米傳感器的強大生物識別組分。本研究的核心概念是利用SEE測量具有不同氧化電位的銀納米顆粒（AgNPs）。對于每種目標病毒，從數據庫中選擇特定于該病毒的肽序列，并將其與銀納米顆粒結合。然后通過這些肽-AgNP綴合物與微電極表面的碰撞來分析它們，從而實現尺寸表征和單分子水平的電化學分析。在數據處理階段，使用機器學習算法分析從SEE測量中獲得的高分辨率數據集。這些算法用于促進高效的數據分類、噪聲減少和模式識別，從而準確區分病毒目標。SEE與機器學習的結合為多種蚊子傳播病毒的特異性、靈敏性和快速檢測提供了強大的自動化分析平臺[29]。雖然分子檢測仍然是蟲媒病毒診斷的參考方法，但最近的研究強調了便攜式和分散式替代方案的需求。例如，一種多重實時RT-PCR可用于聯合檢測RVFV/CHIKV/ZIKV/DENV，報告了分析物的特異性檢測限（包括ZIKV的LOD，單位為拷貝/mL），并強調了在低病毒載量下的性能權衡，說明了分子工作流程的優點和物流限制[30]。同時，越來越多的文獻展示了針對寨卡及相關蟲媒病毒的非PCR診斷方法，包括使用金納米顆粒輔助的DLS檢測ZIKV NS1蛋白，顯示出對DENV2 NS1和其他蛋白質的選擇性[31]，以及基于SERS的平臺，如銀納米島基底，能夠在ng/mL范圍內檢測寨卡病毒[32]。電化學生物傳感也被廣泛用于蟲媒病毒目標（例如ZIKV包膜/NS蛋白），受益于可微型化的讀出和快速分析[33]。重要的是，面向現場的工作流程已經超越了實驗室演示；例如，針對血清樣本中寨卡和基孔肯雅病毒的雙盲現場驗證報告了與培養樣本中的RT-qPCR相當的高診斷準確性和靈敏度及分析性能，支持了分散式蟲媒病毒檢測的可行性[34]。在此背景下，本研究作為概念驗證，證明了單分子電化學（SEE）結合機器學習輔助的事件分類可以生成寨卡相關結合事件的區分性碰撞特征。由于測量對象和單位（RNA拷貝/mL、蛋白質濃度、PFU或供應商定義的“滴度”）的不同，跨平臺的直接數值比較應謹慎解釋，但引用的研究提供了相關的性能范圍，并闡明了非PCR方法的優勢/局限性。

碳纖維電極是在毛細管玻璃中制備的單個碳纖維電極（SCF）[35]。簡而言之，在顯微鏡下使用微鑷子折斷玻璃毛細管的尖端，暴露出大約10毫米的碳纖維。將環氧樹脂涂抹在斷裂區域，然后從另一端輕輕拉入碳纖維以密封并固定到位。在另一端，通過在一端涂覆Ag/AgCl漿料來制備銅線，然后插入

使用Zetasizer進行ζ電位測量，以監測每個功能化步驟的表面電荷變化（補充圖1A）。裸露的AgNPs表現出負ζ電位-28 ± 6 mV，這與生理pH下由靜電排斥穩定的膠體一致[40]。MPA修飾后，ζ電位變得更負（-41.5 ± 3.5 mV），這與納米顆粒表面引入羧基末端配體相符。

本研究旨在證明單分子電化學結合機器學習輔助分析可以區分寨卡相關信號。因此，完整的技術經濟或每次測試的成本分析超出了當前手稿的范圍。盡管如此，所提出的工作流程本質上符合低成本部署原則：它與基于緊湊型電位計的儀器兼容，依賴于

Zihni Onur Uygun：撰寫——原始草稿、方法學、資金獲取、概念構思。

作者聲明他們沒有已知的競爭性財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。

本研究得到了卡夫卡斯大學科學研究項目協調單位（項目編號：2024-TS-51）和科學學院（BAGEP-2025）的支持。