固定化细胞

固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、发育、繁殖、遗传和新陈代谢等）的细胞

固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、发育、繁殖、遗传和新陈代谢等）的细胞。

简介

固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围进行生命活动（生长、发育、繁殖、遗传和新陈代谢等）的细胞。

固定化细胞技术

固定化细胞技术是用于获得细胞的酶和代谢产物的一种方法，起源于20世纪70年代，是在固定化酶的基础上发展起来的新技术。由于固定化细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，所以又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。通过各种方法将细胞和水不溶性载体结合，制备固定化细胞的过程称为细胞固定化。

微生物细胞、动物细胞、植物细胞都可以制成固定化细胞。

固定化原理及方法

细胞的种类多种多样，大小和特性个不相同，故此细胞固定化的方法有很多种。归结起来，主要可以分为吸附法和包埋法两大类。

吸附法

利用各种吸附剂，将细胞吸附在其表面而使细胞固定的方法称为吸附法。

用于细胞固定化的吸附剂主要有硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、金属丝网、微载体、和中空纤维等。

酵母细胞带有负电荷，在pH3~5的条件下能够吸附在多孔陶瓷、多孔塑料等载体的表面，制成固定化细胞，用于酒精和啤酒等的发酵生产；在环境保护领域内使用的活性污泥中含有各种各样的微生物，这些微生物可以沉积吸附在硅藻土、多孔玻璃、多孔陶瓷、多空塑料等载体的表面，用于各种有机废水的处理，降低废水中的化学需氧量（COD)和生化需氧量（BOD）；各种霉菌会长出菌丝体，这些菌丝体可以吸附缠绕在多空塑料、金属丝网等载体上用于生产有机酸和酶等；植物细胞可吸附在中空纤维外壁，用于生产色素、香精、药物和酶等次级代谢产物；动物细胞大多属于贴壁细胞，必需依附在固体表面才能正常生长，故可吸附在容器壁、微载体、中空纤维外壁等载体上，制成固定化细胞，用于各种蛋白质的生产。

包埋法

将细胞包埋在多空载体内部而制成固定化细胞的方法称为包埋法。包埋法可分为凝胶包埋法和半透膜包埋法。凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定方法。

优点

可以连续发酵，提高细胞成活率，节约了成本，而且在蒸馏和提取前不用分离去细胞，能一边排出发酵液，一边进行培养，排除了产物抑制和消耗。

分类

无载体的固定

无载体固定主要目的是将吸附或者共价交联的细胞，彼此分成自身独立的区域。所谓吸附过程是指细胞发酵过程中产生的细胞体絮凝或者呈丸粒状；或通过二级过程，在适应的参数变化之下，简单有效地制各出具有触媒活性的颗粒。在此过程中。往往加入少量絮凝剂(即聚合物)，加入的聚合物可直接参与细胞间的相互作用。其明显特征是颗粒牢固。

预制载体的固定

在酶的固定化领域中，尤其是使用共价结合是一种典型的方法。这一方法也可适用于固定化细胞的操作。触媒制备过程中形成的载体本体应不受物理、化学的条件限制。因此载体物质的柔性与制作方法要求很高。在制作过程中最优化的机械性能、孔隙结构受生理参数约束。

载体制备过程中的固定

此法为整体细胞固定的一种通用方法。该工艺主要包括截留与密封。其实密封是一种边际效应。此法的特点是：由于整个细胞大小，制成的网状体比较简单，它能全面封锁滞留细胞，并对输送基质与产品有足够快的高效酶活；由于制备载体与保留酶活性及细胞存活生理要求条件适合，故载体制备的主要问题已得到解决。

生物触媒内固定化细胞的生长

此法正因其日趋重要而引起人们的注意。其理由是：整个细胞体处于存活状态下。制成生物触媒时，在小球之内，它的细胞浓度很可能增加和提高。新制各的生物触媒或者一级与多级酶系统生物触媒，经再生利用都可能出现一定程度的失活。而置入适当的生长环境下培养，其细胞浓度可能又会增加。最后，活细胞生物触媒或在静止期、或在生长期，作为多酶系统或辅酶系统的提供者，而得到利用。

应用

提高酶或菌体在发酵过程中的重复使用率，降低经济成本。同时据此制备了相关生物传感器，如葡萄糖生物传感器、微生物细胞数传感器、代谢试验传感器等

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