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本文系统综述 CRISPR/CRISPR 相关（Cas）系统在公共安全检测领域的应用，聚焦其与核酸扩增及免扩增技术结合的生物传感器，分析原理、进展、差异及应用方向，为该领域创新发展提供参考。
公共安全检测需求与传统方法局限
公共安全（涵盖食品安全、环境治理、健康防护）对快速、精准、经济的超灵敏检测需求迫切。传统方法如基于质谱 / 色谱的技术受限于专业设备与人员，难以实现快速检测；核酸检测技术（PCR、LAMP、RCA 等）存在灵敏度或假阳性问题，在 POCT（即时检验）中应用受限；酶联免疫吸附试验（ELISA）虽特异性高，但酶与抗体成本高且不稳定，难以大规模应用。因此，亟需新型检测技术。
CRISPR/Cas 系统的特性与应用潜力
CRISPR/Cas 系统作为细菌和古菌的适应性免疫系统，通过向导 RNA（gRNA）的特异性识别与 Cas 蛋白的核酸内切酶活性实现核酸切割，可作为生物催化信号的转换与放大工具。其具备核酸靶向性、生物相容性、可编程性、序列特异性及单碱基分辨率等优势，在公共安全检测中展现出广阔前景。
CRISPR/Cas 生物传感器的分类与原理
当前 CRISPR/Cas 生物传感器主要分为两类：
核酸扩增生物传感器
通过核酸扩增步骤增加分析物浓度，作为靶信号放大器提升灵敏度。常用扩增策略包括等温核酸扩增技术与 PCR。例如，SHERLOCK（特异性高灵敏度酶促报告解锁技术）和 DETECTR（DNA 内切酶靶向 CRISPR 反式报告系统）分别用于超灵敏 RNA 和 DNA 检测。
免核酸扩增生物传感器
不依赖核酸扩增，通过与新材料（纳米材料、适配体、DNAzyme）和新技术（超定位反应器、超灵敏检测系统）结合实现信号放大。其机制主要是增强传感器性能或形成大量信号报告分子，检测目标已从核酸扩展至病原体、重金属离子、ATP、毒素、抗生素、农药残留、蛋白质等非核酸物质。
两类生物传感器的研究进展
核酸扩增生物传感器
凭借核酸扩增优势，在核酸靶标检测中灵敏度突出。以 SHERLOCK、DETECTR 为代表，通过与多种核酸扩增技术结合，在医疗、生物、食品等领域广泛应用，被称为 “下一代分子诊断技术”，但一定程度依赖核酸扩增及 Cas 蛋白的后续检测。
免核酸扩增生物传感器
通过材料与技术创新拓展检测范围，无需扩增步骤，简化流程，适用于多种非核酸目标检测，在快速检测场景中具有独特优势。
两类生物传感器的差异与应用导向
核酸扩增生物传感器灵敏度更高，适用于低丰度核酸靶标的超灵敏检测，如病原微生物核酸检测；免核酸扩增生物传感器检测流程更简洁，可快速响应，适合现场检测及多类型目标（尤其是非核酸物质）的高通量筛查，如食品中毒素、农药残留检测。
挑战与未来展望
尽管 CRISPR/Cas 生物传感器较传统方法优势显著，但仍面临一些挑战，如核酸扩增生物传感器对扩增条件的优化需求，免核酸扩增生物传感器在复杂样本中的抗干扰能力提升等。未来研究可聚焦于：开发更高效的扩增策略与新型材料，提升检测灵敏度与抗干扰性；推动多技术集成，实现多目标同步检测；优化便携化设计，增强在 POCT 中的实用性；拓展在环境监测、临床诊断等更多领域的应用，为公共安全检测提供更全面的解决方案。
结论
本文系统梳理了 CRISPR/Cas 系统驱动的核酸扩增与免扩增生物传感器的原理、进展、差异及应用，两类技术各有优势，为公共安全检测提供了多样化选择。未来需进一步创新技术，突破现有瓶颈，推动 CRISPR/Cas 生物传感器在公共安全领域的广泛应用与发展。
