近几年新型冠状病毒COVID-19的迅速传播，引起了全球对传染病防控和快速病毒检测技术的高度关注。表面增强拉曼光谱（SERS）作为一种光学分析技术，凭借其独特的分子指纹特性和高检测灵敏度的特点，成为生物医学检测领域的有力工具，对可能大规模暴发的流行性病毒灵敏迅速的检测以及监控提供新颖、高效的光学解决方案。本文对从2021年以来开展的DNA、RNA病毒，尤其是威胁人类生命健康的流行性病毒检测工作当中使用的标记、非标记SERS技术进行梳理，从SERS基底结构建构及功能化修饰，分子探针的设计，高速响应、高灵敏度检测模型构建，生物技术、机器学习方法的联合使用等方面，特别是基于便携式、手持式拉曼光谱仪的研究，对SERS技术在病毒检测领域的应用进展进行了总结和展望。

近年来, 病毒感染疫情频发, 凸显了高效便利的病毒检测技术以及抗病毒药物研制的迫切性。基于成簇的规则间隔短回文重复序列(CRISPR)和CRISPR相关蛋白(Cas)的工程系统在靶向和切割核酸方面具有较高的特异性和效率, 是目前使用最为广泛的基因编辑工具。该系统目前也广泛应用于病毒学研究和相关医疗实践。本文重点介绍了Cas9、Cas12和Cas13这三种最常用的CRISPR/Cas系统在病毒检测和抗病毒治疗中的应用。在病毒检测方面, Cas9通过与荧光传感器、电化学传感器和侧流层析试纸等生物传感器相结合, 提高了生物传感器检测的灵敏度和准确性。Cas12和Cas13则基于其反式切割活性, 目前已经开发了多种技术来检测DNA和RNA病毒, 如SHERLOCK和DETECTER。在抗病毒治疗方面, Cas9已被用于靶向切割病毒DNA, 从而抑制病毒的复制, 其靶标包括DNA病毒的基因组和逆转录病毒的中间产物DNA; 而Cas13则被用于靶向病毒RNA, 其靶标包括RNA病毒的基因组和病毒mRNA。尽管CRISPR/Cas系统在灵敏度、效率和便利度等方面具有多种优势, 但在一些方面仍不可避免地存在局限性, 如脱靶效应、免疫原性和致癌性。本文全面总结了CRISPR/Cas系统应用于病毒检测和抗病毒治疗的现有进展, 为了解该领域相关技术提供了系统的参考。

提出一种由石墨烯和金属铝构成的复合结构的太赫兹超表面生物传感器。超表面由金属铝结构形成类电磁诱导透明谐振，并在铝结构表面通过湿法转移一层石墨烯。通过对石墨烯掺杂蚕丝蛋白来改变石墨烯费米能级，从而改变传感器透射光谱的振幅。实验结果表明，该传感器的检测极限可以达到0.35 ng/mL。利用石墨烯狄拉克点的电磁波调控特性和耦合模型对传感器的工作原理进行分析。在生物医学领域，该生物传感器为微量蛋白的高灵敏检测提供了一种方法。

近年来，有机半导体聚合物点（Pdots）以其光吸收截面大、稳定性好、生物相容性好、光物理性质可调等特性受到了广泛关注。聚合物点已被应用于生物传感、生物成像以及光学治疗等生物光学应用领域，对即时检测、活体成像、肿瘤治疗等具有重要意义。本文简要介绍了聚合物点的发光原理、制备方法、性能表征和修饰策略，总结了聚合物点在生物传感、生物成像以及光治疗应用中的最新研究进展，并分析了聚合物点在生物光学领域面临的挑战及未来的发展方向。

提出一种基于电流调制的新型单光纤光镊。通过将经电流调制的980 nm激光注入单模光纤，光纤探头的输出功率发生周期性变化，实现了对粒子运动距离和运动速度的可控式操纵。此外，通过调整盖玻片的倾斜角度改变溶液蒸发力的大小，实现了对粒子的稳定捕获。在构建平面锥形纤维探针的基础上，搭建仿真模型，分析粒子的受力情况，并进行实验验证。实验结果表明，通过对激光器的驱动电流进行调制，可以操纵聚苯乙烯小球实现长达22.76μm的粒子运输，且粒子的运动速度与激光器的调制电流有关，实验结果得到了数值模拟的支持。所提方法使得粒子捕获点的可变式调节和粒子的长距离轴向可控式运输成为可能。

面向生物粒子操控方法的研究，在生物医学和生命科学等领域具有重要意义。光镊操控具有无接触与高精度的特点，已被广泛应用于多个领域的研究中。然而，传统光镊的光热效应以及衍射极限都制约着光镊在生物医学领域的更广泛应用和发展。近十年来，研究者们将光热效应化劣势为优势，利用光与热的耦合效应实现了多种粒子的精确捕获及操控，即光致温度场光镊（OTFT）。由于此种新型光镊对光能的利用率极高，能量密度低于传统光镊近3个数量级，并可实现颗粒的大范围操控，极大地拓展了光镊可操控粒子的种类，已经成为纳米技术以及生命科学领域的重要研究工具。温度场光镊仍面临诸多问题，例如对于颗粒界面调控的依赖性以及三维捕获受限等，尤其是在生物光子学的研究中，还需要进一步发展和优化。本文对光致温度场光镊操控基本原理及其在生物医学中的应用两个方面进行了系统阐述，并对其今后的发展与挑战进行了展望。

表面等离子共振（SPR）现象因其对表面折射率变化的敏感而受到广泛关注，相应的SPR传感器以其独特的无标记、高灵敏度和快速检测的优势，在生物标志物检测、食品过敏原筛查和环境监测等领域具有广阔的应用潜力。本文介绍了SPR生物传感器的3种主要结构类型：棱镜耦合结构、光栅耦合结构、光纤耦合结构；着重研究了3种结构的检测原理、典型结构等传感特性及其进展；重点论述了SPR生物传感技术中生物功能化的研究现状和技术难题以及不同材料表面特性的SPR传感器；分析了目前SPR生物传感实际应用遇到的问题以及探讨了未来的研究方向；最后，结合实际情况，从结构和材料等方面展望了新型生物传感器的发展趋势。

二维材料在许多方面相较于常规材料的优异性能，引发了研究人员对于二维材料的广泛关注。目前二维材料已经成为了各个领域内的研究热点，被广泛应用于生物医学、电子、光电子和催化等诸多方面。本文主要就二维材料在生物医学领域内的光学传感应用做了总结与讨论。主要论述了二维材料的产生和发展、优缺点，基于二维材料的光学生物传感器类型、原理及其制造方法，以及这些传感器在单细胞、RNA、蛋白质分子高灵敏探测技术上的一些成果，并结合这些成果简要分析了利用二维材料的实验方案相较于传统方法的一些优势。最后对二维材料的发展现状做了简要总结，并对其未来发展作出了展望。