固定化細(xì)胞技術(shù)綜述

1、固定化細(xì)胞技術(shù)綜述及其應(yīng)用張弘揚(yáng)1401024103高娟麗1401024122天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境生物技術(shù)（1）班摘要固定化細(xì)胞是將動(dòng)植物或微生物細(xì)胞固定于合適的不溶性載體上的一種技術(shù)，它既可以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力、延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，又易于細(xì)胞的分離和回收。在生物、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、食品工業(yè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了固定化細(xì)胞技術(shù)的方法，載體的選擇與應(yīng)用，綜述了固定化細(xì)胞技術(shù)在工業(yè)、環(huán)境中的應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞

2、細(xì)胞固定化固定化方法細(xì)胞固定載體生物反應(yīng)器酒精發(fā)酵環(huán)境治理固定化技術(shù)包括固定化酶技術(shù)與固定化細(xì)胞技術(shù)。固定化細(xì)胞技術(shù)起步較晚，在20世70年代后才從固定化酶技術(shù)發(fā)展而來(lái)，它是指通過(guò)物理或化學(xué)的方法將分散、游離的微生物細(xì)胞固定在某一限定空間區(qū)域內(nèi)，以提高微生物細(xì)胞的濃度，使其保持較高的生物活性并反復(fù)利用的方法。相對(duì)于固定化酶技術(shù)，該方法不需把酶從細(xì)胞中提取出來(lái)，且無(wú)需純化，酶活力損失小。目前，固定化細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用范圍涵蓋生物學(xué)、生化工程、

3、有機(jī)化學(xué)、合成化學(xué)、高分子化學(xué)、食品與發(fā)酵工業(yè)、環(huán)境凈化、能源生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為生物技術(shù)中十分活躍的跨學(xué)科研究領(lǐng)域。本文主要對(duì)該技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行展望。一、生物細(xì)胞固定化技術(shù)1、細(xì)胞固定化的原理及方法技術(shù)。該法操作簡(jiǎn)便，但在較劇烈條件下進(jìn)行，一般固定化細(xì)胞活性不高，因此該方法的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。共價(jià)結(jié)合（偶聯(lián)）法。共價(jià)結(jié)合法是細(xì)胞表面上官能團(tuán)和固相支持物表面的反應(yīng)基團(tuán)形成化學(xué)共價(jià)鍵連接，從而固定

4、微生物。該方法固定化微生物穩(wěn)定性好，不易脫落，但限制了微生物的活性，同時(shí)反應(yīng)激烈，操作與控制復(fù)雜苛刻，并且成本較高。盡管固定化方法多種多樣，但沒(méi)有一種理想的、普遍適用的方法。化學(xué)固定化法（包括化學(xué)交聯(lián)法和共價(jià)結(jié)合法）涉及細(xì)胞的化學(xué)修飾，但化學(xué)試劑的毒性對(duì)細(xì)胞會(huì)有損害，因此，不適用于制備固定化活細(xì)胞。但由于細(xì)胞與細(xì)胞或細(xì)胞與載體間的結(jié)合力強(qiáng)，所以操作穩(wěn)定性高。交聯(lián)法和聚電解質(zhì)復(fù)合包埋法的突出優(yōu)點(diǎn)是可以獲得很高的細(xì)胞密度，但由于缺乏良好的機(jī)

5、械強(qiáng)度而不能得到廣泛應(yīng)用。2、固定化細(xì)胞的載體載體材料的性質(zhì)很大程度上決定了微生物的附著固定和生長(zhǎng)代謝狀態(tài)，微生物量的多少也與載體材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此固定化細(xì)胞的載體是細(xì)胞固定化技術(shù)能否成功的關(guān)鍵因素。2.1載體的一般要求通常情況下，一個(gè)理想的優(yōu)良載體應(yīng)具有以下特性：固定化操作方便，成型快；載體表面應(yīng)具有化學(xué)活性集團(tuán)可以直接或經(jīng)過(guò)活化后與生物分子偶聯(lián)；載體應(yīng)具備一定的容量可以偶聯(lián)足夠的生物分子；載體的作用僅是使生物分子固定化對(duì)生物分子無(wú)

6、毒害作用，反應(yīng)溫和；載體應(yīng)具有良好的生物相容性對(duì)反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)散阻力小；耐微生物分解，使用時(shí)間長(zhǎng)和重復(fù)使用次數(shù)多；載體原材料廣泛而且成本低廉。實(shí)際上，很少有一種載體材料能滿(mǎn)足上述所有條件。通?？偸歉鶕?jù)工作性質(zhì)去選擇較為合適的載體材料。2.2載體材料的影響因素一般情況下，固定化的速率受載體材料表面粗糙度和電荷的影響，載體材料的表面粗糙度越大，微生物的附著越穩(wěn)定；同時(shí)載體材料表面的空隙能較好地保護(hù)微生物，免受水力負(fù)荷的損害。研究表明微生