组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
葡萄糖（glucose，人血/血浆/血清/葡萄汁）、乙酰胆碱/乙酰硫代胆碱（acetylcholine/acetylthiocholine，缓冲液/饮用水）、有机磷/氨基甲酸酯农药（dichlorvos/paraoxon/carbaryl/methamidophos，饮用水/环境/食品）、过氧化氢（H2O2，消毒剂样品）、乙醇（ethanol，溶液）、胆固醇（cholesterol，人血清）、乳酸（lactate，乳制品/血清）、铵/氨（ammonium/ammonia，废水/生物流体）、尿酸（uric acid，尿/血/血清）、重金属（heavy metals，自来水）、p-丁酸对硝基苯酯（p-nitrophenyl butyrate，溶液）
检测原理
封装酶生物传感器的核心是将酶包埋在脂质体、聚合物、溶胶-凝胶、水凝胶或肽纳米管中，以维持酶构象并延长活性。目标物从样品基质扩散进入封装层，部分系统通过 OmpF 孔蛋白通道增强底物传输；酶活性位点与底物结合后发生催化反应，或农药等抑制剂使酶活性下降。催化产生 H2O2、O2、thiocholine、p-nitrophenol 等产物，或改变荧光/吸光度。电化学系统中，产物在 SPE、Au 或 Pt 电极上氧化还原，或通过 Au NPs、SnO2 实现直接电子转移，PNR 等介体辅助电子传递；光学系统则检测吸光或荧光变化。信号强度随底物浓度增加而增大，或随抑制程度增加而降低。酶催化循环和纳米材料介导电子转移提供信号放大。
检测灵敏度
线性范围: 0–100 mM（glucose，GOx 胶囊/荧光系统）；线性范围: 0.5–10 μM（H2O2，HRP 聚合物胶囊）
效应效果
综述报道封装酶生物传感器稳定性与抗干扰表现：脂质体包埋 GOx 在 50°C 保留 100% 活性，游离酶仅 76%；YADH/NAD+/脂质体稳定性提高；聚合物胶囊 HRP 保留 75% 活性并抵抗胰蛋白酶/蛋白酶 K；LBL 微壳脲酶保留 13% 活性但抗蛋白酶/微生物；荧光染料一个月保留 99% 荧光；Nafion 或带负电水凝胶可阻挡抗坏血酸、尿酸等干扰物，用于人血清/血浆葡萄糖检测；CPVC/PU 膜使葡萄糖传感器寿命延至 >2.5 个月；PNT 包埋脂肪酶室温活性提高 33%、65°C 提高 70%。主要挑战为传质限制、酶泄漏和响应慢。
传感器的构成
- 换能器/电极：SPE、Au、Pt、Clark型氧电极，用于电化学或光学信号读出
- 封装基质：liposome（POPC、PC、POPC/PI、DPPC/PI）、polyelectrolyte multilayer（PEM）、polymer（PAA、PPy、latex、Nafion）、sol-gel（TEOS、TMOS、DMDMOS、DGS、APDMOS/chitosan、SnO2/gelatin）、hydrogel（PVA、CMHEC）、peptide nanotube（PNT），用于包埋并稳定酶
- 识别元件：AChE、GOx、HRP、catalase、urease、YADH、lipase、cholesterol oxidase、lactate oxidase、glutamate oxidase/dehydrogenase、uricase，催化或抑制反应识别目标物
- 通道/稳定剂：OmpF porin、BSA、NAD+，提高脂质体通透性或稳定酶构象
- 信号标记/产物：thiocholine、H2O2、O2、p-nitrophenol、fluorescent dye、Ellman试剂，用于电化学或光学检测
中文摘要
具有封装酶的生物传感器具有高底物选择性和持续酶活性的优点。酶可根据传感条件被封装在脂质体、聚合物、溶胶-凝胶或水凝胶等多种材料中。通过采用新方法和新材料对酶进行封装稳定，可延长酶活性保持时间，甚至可能提高选择性。通常，增大的传质限制是主要挑战。近年来，封装酶生物传感器的新型材料、封装技术和传感机制被深入研究。本综述聚焦于过去10年同行评审期刊中发表的封装酶生物传感器研究进展。文章按脂质体、聚合物、溶胶-凝胶或水凝胶以及肽四类封装技术进行分类和评述，并选取关键且值得关注的研究进行比较。基于这些分析，本文提出了封装酶生物传感器研究的未来方向。
英文摘要
Biosensors with encapsulated enzymes have advantages of high substrate selectivity and sustained enzyme activity. Enzymes are encapsulated in various materials, such as liposome, polymer, and sol-gel or hydro-gel, depending on sensing conditions. By stabilizing the enzymes via encapsulation with new methods and materials the enzyme activity may be maintained for a longer time, and even the selectivity can possibly be enhanced. In general increased mass transfer limitation seems to be the major challenge to investigate more. Novel materials, encapsulation techniques, and sensing mechanisms have been studied intensively for encapsulated enzyme biosensors. In this review, we focus on the recent progress in encapsulated enzyme biosensors published in peer-reviewed journals over the last 10 years. The articles are categorized and reviewed in four groups based on encapsulation techniques incorporating with liposome, polymer, sol-gel or hydro-gel, and peptide. Research articles that are considered critical and noticeable are selected and compared according to these categorizations. Based on these article analyses, we suggested future direction in the encapsulated enzyme biosensor research.