综述：核酸电路生物传感器中正向反馈的工程设计与应用

这篇综述系统阐述了正向反馈（positive feedback）机制在核酸电路生物传感器中的创新应用，重点解析了DNAzyme、核酸修饰酶和CRISPR/Cas系统驱动的信号放大策略，为高灵敏度（aM级）、低成本、模块化生物传感器设计提供了理论框架与技术路径。

　　

Abstract

正向反馈通过将系统输出信号重定向至输入端同向叠加，实现信号级联放大。该机制被创新性整合至核酸电路生物传感器设计中，显著提升了痕量生物标志物（如microRNA、aM级DNA）的检测性能。基于DNAzyme的剪切催化、核酸修饰酶的级联反应以及CRISPR/Cas系统的反式切割活性，研究者构建了无需复杂仪器即可实现信号自放大的智能传感系统。

Introduction

传统检测方法（如ELISA、qPCR）受限于操作复杂性和设备依赖性，而正向反馈核酸电路通过分子工程实现了三重突破：1）利用核酸高程序性设计自催化循环；2）兼容微流控（microfluidic）和纸基平台；3）通过协同反馈网络实现多重检测。例如，CRISPR-Cas12a系统通过反式切割激活荧光报告分子，其检测限较传统方法提升10³倍。

DNAzyme-driven positive feedback biosensors

DNAzyme（如10-23核心结构）通过SELEX技术可编程识别特定RNA/DNA底物并催化剪切。典型设计中，目标物触发DNAzyme释放，后者切割荧光淬灭探针产生信号，同时再生更多DNAzyme形成自催化循环。此类系统对microRNA-21的检测限达0.1 fM，且可在血清样本中区分单碱基突变。

Other positive feedback biosensors

非核酸电路策略包括：1）遗传改造的细胞传感器（如基于Lac操纵子的β-半乳糖苷酶自诱导系统）；2）酶级联网络（如葡萄糖氧化酶-辣根过氧化物酶偶联反应）。尽管灵敏度稍逊，这些系统在代谢物动态监测中展现出独特优势。

Summary and outlook

当前挑战集中于信号泄漏控制、复杂样本抗干扰能力及标准化生产。未来方向包括：1）开发室温稳定的冻干试剂；2）整合微流控实现“样本入-结果出”自动化；3）探索机器学习辅助的电路优化。这类设计将为POCT（point-of-care testing）提供更普惠的解决方案。

（注：全文严格基于原文缩编，未新增观点或数据）