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在分子诊断领域，以超低检测限进行核酸检测至关重要，它能够使病原检测、疾病管理从被动应对转变为主动预测和个性化医疗。

2025年11月19日，清华大学生物医学工程学院刘鹏团队联合新加坡国立大学Chwee Teck Lim教授团队在《ACS Nano》上发表了题为 “超灵敏核酸检测：从基础研究到临床转化”（Ultrasensitive Nucleic Acid Testing: From Foundational Research to Clinical Translation）的综述文章，系统梳理了该领域的技术路径、前沿进展、临床应用挑战与未来方向。

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综述重点阐述了 21 世纪在微流控、纳米技术和人工智能推动下出现的重大突破。围绕三类核心范式展开：其一，扩增类平台（如数字 PCR、等温扩增）如何重塑定量检测的精度与速度；其二，免扩增技术（如 CRISPR 诊断、纳米孔测序）如何实现对原始分子的直接读取；其三，纳米技术驱动的生物传感器如何将生物识别事件转化为高灵敏物理信号。同时，综述讨论了超灵敏核酸检测在样本前处理标准化与“样本入、结果出”系统集成中的关键瓶颈，并为去中心化、智能化诊断的未来提供思路支撑。最后，综述强调未来技术的临床落地需契合世界卫生组织（WHO）提出的 “ASSURED” 标准，以确保真正实现可负担、敏感、特异、便捷、快速、稳健且可在基层部署的诊断能力。

文图摘要

超灵敏核酸检测技术的关键应用场景

基于核酸扩增的检测技术（Amplification-Dependent Platforms）：核酸扩增检测是目前临床应用最成熟的技术，其核心逻辑是通过酶促反应将微量的靶标分子指数级复制，从而“放大”信号本身。综述主要讨论了数字PCR技术、酶促等温扩增技术、非酶级联扩增手段等。

免扩增核酸检测策略（Amplification-Free Paradigms）：免扩增核酸检测不再试图指数级复制扩增目标，而是直接对核酸原始分子进行检测。在该类检测技术中，代表性的有CRISP-Cas系统和纳米孔测序等。

基于纳米技术的生物传感器（Nanotechnology-based Biosensors）：纳米材料凭借其极高的比表面积、量子限域效应以及独特的光电性质，成为了连接生物识别事件与宏观可读信号的理想信号传感器，其可将生物识别瞬间转化为可测量的物理信号。具体包含，表面增强拉曼散射（SERS）、荧光共振能量转移（FRET）、场效应晶体管（FET）等。

核酸检测领域150余年的技术发展

自 1869 年 Friedrich Miescher 发现核酸以来，回望过去150余年，核酸检测技术经历了从定性到定量，再到数字化单分子检测的飞跃，伴随着数字PCR、等温扩增、CRISPR诊断、纳米孔测序等技术的不断涌现，我们拥有了前所未有的超灵敏检测能力。随着这些技术的不断成熟，我们将有望打破传统实验室的局限，开启智能化、自动化、去中心化的医疗新时代，以助力个性化医疗的发展，推动全民健康的实现，构建一个真正健康、智能、普惠的未来医疗生态。

清华大学生物医学工程学院李保、顾轩宇和曾武为本文共同第一作者，清华大学生物医学工程学院刘鹏研究员和新加坡国立大学Chwee Teck Lim教授为本文共同通讯作者。