《Microchemical Journal》：A comprehensive review of biosensors for pathogen detection: classification, applications, and future prospects
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•本文综述了生物传感器及其分类、在病原微生物检测中的应用和未来前景。•生物传感器具有高灵敏度、高特异性和实时检测等特性。•生物传感器已被广泛应用于细菌、病毒和寄生虫的检测。•未来，生物传感器有望向人工智能化、高通量检测、即时检测（POCT）和单分子检测方向发展。引言食源性疾病
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本文综述了生物传感器及其分类、在病原微生物检测中的应用和未来前景。
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生物传感器具有高灵敏度、高特异性和实时检测等特性。
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生物传感器已被广泛应用于细菌、病毒和寄生虫的检测。
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未来，生物传感器有望向人工智能化、高通量检测、即时检测（POCT）和单分子检测方向发展。
引言
食源性疾病全球负担的日益加重以及人畜共患病疫情的反复暴发，凸显了建立实时监测系统的迫切需求。生物传感器以其结构简单、速度快、成本低、选择性好、灵敏度高、特异性强以及易于修饰以实现分析和在线检测等特点而著称。鉴于这些优势，生物传感器已在医学诊断、食品质量安全、环境监测等广泛应用领域中得到深入研究。病原微生物是引起宿主疾病的微生物或感染因子，如细菌、病毒和寄生虫等。近期，生物传感器也被用于COVID-19大流行期间传染病的快速及时检测[1]。生物传感器在COVID-19检测中的成功应用推动了其在多种其他食源性疾病检测中的更广泛应用。随着在"人-动物-环境"三元关系中整合链式防控人畜共患病的日益迫切需求，生物传感器在"同一健康"理念下发挥着至关重要的作用。"同一健康"是一种概念和框架，旨在应对人类、动物及其环境之间的相互关联性质，以提高三者的健康和福祉[2]。在该理念下，生物传感器促进了人类、动物和环境健康监测的无缝整合，使疾病防控从被动应对转向主动预警。
随着新疫情不断暴发并持续威胁公共卫生，建立有效的疾病检测技术以实现早期诊断至关重要，从而控制疾病传播并保护人类健康。目前，由于早期诊断的困难和有效疾病防控措施的需求，对包括细菌、病毒和寄生虫在内的传染性病原体的即时高通量检测有着迫切需求。由于耗时长、成本高且操作繁琐，包括细胞培养[3]、聚合酶链反应（PCR）[4]和酶联免疫吸附试验（ELISA）[5]在内的传统疾病检测方法不适合疫情的即时现场诊断。基于工作原理，传统病原体检测方法可分为三大类。基于培养的方法依赖于活病原菌在选择性培养基上的生长，从而进行形态学和生化鉴定。它们因其高特异性而被视为"金标准"，但耗时长且无法检测不可培养病原体。分子方法，包括PCR，通过扩增特定核酸序列来敏感且特异地检测病原体基因组。然而，它们需要精密的仪器、经过培训的专业人员和冗长的热循环过程。免疫学方法，特别是ELISA，通过抗原-抗体相互作用来检测病原体特异性抗原。它们相对简单且具有成本效益，但通常受限于低灵敏度和交叉反应。基于生物传感器的特性，它为PCR和ELISA提供了互补性平台。因此，许多类型的生物传感器已被应用于疾病检测[6]、[7]，如免疫传感器、DNA生物传感器、电化学生物传感器和光学生物传感器。
因此，对生物传感器进行全面综述对于更好地推广和应用生物传感器技术于病原体检测，并深入了解其潜力和面临的挑战是必要的。尽管生物传感器具有显著前景，但同样重要的是批判性地审视阻碍其从实验室原型转化为常规实际应用的各种障碍。因此，本综述采用平衡的视角，不仅系统地评估每种生物传感器类型的已证实优势，还评估其固有局限性。大多数现有综述关注生物传感器的特定方面，很少提供不同类型传感器和应用场景的系统整合。相比之下，本综述在三个关键方面提供了更全面的内容覆盖。它系统地涵盖了基于分子识别元件和信号转换器件的广泛生物传感器类型。除传感器类型外，还扩展到人类健康、动物健康、食品安全和环境保护监测中的应用，从而提供了生物传感器在病原体检测中的整体视角。此外，它还涵盖了主要病原微生物类别（细菌、病毒和寄生虫），而非仅关注单一类别。这种广泛范围与多种检测原理和应用场景的整合相结合，充分体现了本综述的附加价值。如图1a所示，2011年至2025年间六大应用领域的年发文量总体呈上升趋势，其中人类健康领域增长最为显著，现已成为主要应用方向。高被引论文的关键词共现网络（图1b）进一步揭示了该领域的核心研究热点。检索覆盖了1962年至2026年的出版物，包括生物传感器的基础研究和截至撰写时的最新进展。优先选择报告实验数据或综合概述的原始研究论文和综述。首先，本综述概述了生物传感器的组成和检测原理。其次，总结了生物传感器在病原体检测中的分类和应用，包括基于分子识别元件和信号转换器件的生物传感器。最后，批判性地讨论了生物传感器的局限性和前景，为生物传感器在相关领域的发展和应用提供理论支持，包括促进动物和人类健康以及实现疫情的有效控制。
章节摘录
生物传感器的组成与分类
国际纯粹与应用化学联合会将生物传感器定义为"一种自包含的集成设备，能够使用与转换元件直接空间接触的生物学识别元件提供特定的定量或半定量分析信息"[8]。生物传感器的基本结构包括检测器（识别刺激）、转换器（将刺激转化为有用的输出）和信号
用于病原体检测的生物传感器技术
生物传感器已成为工程研究领域的一个高度动态方向。它们在快速疫情检测和原位实时检测方面具有显著优势。首先，它们具有高灵敏度、高特异性、高选择性、易于操作等特点，可直接应用于细菌、病毒和寄生虫的检测。图4重点展示了生物传感器在病原体检测中用于细菌、病毒和寄生虫检测的应用。主要关注流行
结论与展望
总之，与传统检疫方法相比，生物传感器具有智能化、微型化、可视化、数字化和实时检测的能力，能够适应复杂的反应体系，适合大规模工业生产和推广。表5详细比较了各种病原体检测方法的优缺点。目前，生物传感器已被广泛应用于疫源性疾病检测，并已受到
CRediT作者贡献声明
陈智怡：撰写——初稿，可视化，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理。李莉：撰写——初稿，方法论，调查研究，数据整理。葛光宇：可视化，调查研究。尹玉龙：概念构思。吴永宁：概念构思。何清华：撰写——审阅与编辑，经费获取，概念构思。
基金资助
作者感谢以下机构的财务支持：深圳市科技计划（ZDCYKCX20250901091504005、ZDCYKCX20250901092402003、KCXFZ20240903093600002）、国家自然科学基金（32502919）、广东省自然科学基金（2024A1515010489、2025B0202130002）、新疆维吾尔自治区科技重大专项（2025B04019-001）、国家重点研发计划项目（2022YFC3400704）、专项
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
何清华博士，深圳大学化学与环境工程学院副教授、副院长。他拥有营养与食品安全博士学位。2012年，他加入深圳大学食品科学与工程学院任教，同年入选深圳市高层次人才计划。他的研究方向聚焦于食源性病原体的快速检测平台开发以及
陈智怡|李莉|葛光宇|尹玉龙|吴永宁|何清华
