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）、乳酸（lactate）、尿素（urea）、肌酐（creatinine）、胆固醇（cholesterol）、氧气（O2）、有机卤化物（organohalides）；样品基质主要为缓冲溶液/水溶液，部分涉及血清/生理流体中的尿酸干扰
检测原理
立方相生物传感器以单油酸甘油酯-水双连续立方相作为三维脂质双分子层基质，酶或膜蛋白被包埋于连续水通道中并保留催化活性。被测物（如葡萄糖、胆固醇、O2）从外部水相经水通道扩散至识别元件，发生酶促氧化或还原：氧化酶将底物氧化并产生H2O2，漆酶催化O2还原。电极与蛋白之间通过二茂铁、六氨合钌、醌/对苯二酚、ABTS或氧化还原聚合物等电子媒介进行电子穿梭，使催化事件转化为安培电流或阻抗/电容变化。立方相的双连续通道同时允许亲水和疏水分子传输，高表面蛋白负载和通道电荷调控可提高灵敏度并排除尿酸等干扰；媒介再生和快速传质是信号放大的关键。
检测灵敏度
LOD: 0.1 μmol L−1（organohalides）；线性范围: 0.01–5 mmol L−1（cholesterol）；线性范围: 0.09–0.2 mmol L−1（O2）；线性范围: 1–20 mmol L−1（glucose oxidase）；线性范围: 2–30 mmol L−1（glucose）
效应效果
综述指出立方相膜可稳定数月，较支持平面脂质双分子层更稳定，且能容纳更高表面浓度蛋白，有利于提高灵敏度。胆固醇传感器中，含氟立方相比单油酸甘油酯-水相传质更快，线性范围0.01–5 mmol L−1；漆酶体系降低O2还原过电位且无电极中毒，线性范围0.09–0.2 mmol L−1；葡萄糖体系线性范围1–20 mmol L−1或2–30 mmol L−1。磷脂掺杂立方相可降低尿酸渗透并提高剪切强度，适用于植入式O2阴极抗干扰。有机卤化物检测限降至0.1 μmol L−1，比电聚合膜低一个数量级。作者认为立方相无毒、可生物降解，是稳定膜基电化学传感器和生物燃料电池的有前景平台。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：铂（Pt）或碳电极，提供电子转移界面并用于安培/阻抗读出
- 脂质立方相膜：单油酸甘油酯（monoolein, MO）-水双连续立方相，作为三维脂质双分子层基质，容纳膜蛋白并提供连续水/脂通道
- 识别元件：葡萄糖氧化酶（GOx）、吡喃糖氧化酶（POx）、漆酶（laccase）、胆固醇氧化酶（ChO）、胆红素氧化酶（BOD）等膜蛋白/酶，催化底物氧化或还原
- 电子媒介/信号标记：二茂铁（ferrocene）、六氨合钌（ruthenium hexamine）、对苯二酚/醌（hydroquinone/quinone）、ABTS、氧化还原聚合物，介导电极与蛋白间电子转移
- 保护/限域层：透析膜（dialysis membrane）或磷脂掺杂立方相（1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphate-doped monoolein cubic phase），限制尿酸等干扰物进入
- 稳定剂/共混物：甘油单油酸酯（GMO）、甘油单油酸醚（GME）、Pluronic F127、维生素E醋酸酯，调节立方相稳定性、剪切强度与通道性质
中文摘要
本文综述了将具有保留活性的膜蛋白整合到人工膜中用于膜基生物传感器的基本概念，重点介绍含蛋白与不含蛋白的立方相脂质液晶相。双连续立方相具有三维脂质双分子层和连续水/脂通道，可长期稳定存在，并允许水溶性和脂溶性分子传输。文章讨论了立方相的结构表征、蛋白相互作用、电化学性质，以及以单油酸甘油酯-水立方相为基质固定酶或膜蛋白的电化学生物传感器进展，包括葡萄糖、乳酸、尿素、肌酐、胆固醇和氧气检测。作者强调，高效膜基电化学传感器要求分析物能自由接触固定化膜蛋白、催化酶快速再生，并具备长期稳定性；同时介绍了支持立方相的阻抗表征新数据，指出双电层电容和传质行为受立方相水通道影响。
英文摘要
Incorporation of membrane proteins with retained activity in artificial membranes for use in membrane-based sensors has attracted scientists for decades. This review briefly summarises general concepts on relevant cubic phases with and without incorporated proteins and provides some insight into the development of biosensors where bicontinuous cubic phases are used for incorporation of an enzyme. Some new data on impedance characterisation of a supported cubic phase are also shown. An efficient membrane-based electrochemical biosensor requires that the analyte has free access to the immobilised membrane protein and that regeneration of the catalysing enzyme is fast. Long-term stability of the system is also necessary for the biosensor to find applications outside the research laboratory. These basic concepts are discussed in the review along with presentation of those biosensing systems based on cubic phases that are reported in the literature.