细胞固定化PPT

固定化的细菌在土壤中能延长存活时间, 随后在作物根际效应的影响下, 促使细 菌在根际持续发展并形成局部优势, 菌 肥的作用也就能稳定发挥。
利用已筛选获得对染料具有高效广谱脱
色作用的菌株——无花果曲霉, 利用丝瓜 瓤对其进行固定, 建立固定化反应体系, 研究该菌的最佳固定化时间及对直接冻
黄G的最佳脱色条件, 同时研究载体的重 复利用情况。
载体
应用
研究 进展
载体
有机高分子载体 材料
无机载体
天然高分子载体 材料
人工合成有机高 分子载体材料
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复合载体
(1)天然高分子载体材料 天然有机高分子载体材料具有以下优点： 一般对生物无毒性，传质性能较好，具有 生物相容性，能够大量分离提纯，其结构 、物理、化学和免疫原性已经研究地比较 深入，可被制备成各种各样的形式，特别 在微球制备方面，能够进行药物控制释放 和定位靶向给药。 常见的天然有机高分子载体材料有琼脂、 明胶、角叉莱胶、海藻酸钠、海藻酸钙、 壳聚糖等
好的固定化载体，满足工业生产的需要,常 将其二者结合互补可形成复合载体。它具 备了有机高分子良好的生物相容性和无机 材料较高的稳定性和机械强度等优点。
复合载体材料
高分子载体和无机载体各有优缺点，为 了得到更好的固定化载体，满足工业生 产的需要,常将其二者结合互补可形成复 合载体。它具备了有机高分子良好的生 物相容性和无机材料较高的稳定性和机 械强度等优点。
将菌悬液加入海藻酸钠溶液中充分混匀 ，然后用注射器将其滴入一定浓度的 CaCl2溶液中，得到白色小珠，将小珠浸 泡在CaCl2中于冰箱内过夜，滤出小珠， 洗净备用。由于SA凝胶机械强度好，内 部成多孔结构，对生物的毒性较小，其 应用比较广泛。
将一定的菌悬液与PVA混匀，倒平板，加入 饱和硼酸溶液，置冰箱内静置。用手术刀
常用的吸附剂主要有硅藻土、多孔陶瓷 、中空纤维、金属丝网，其广泛应用于 废水处理中。
共价结合法是细胞表面功能团和固相支持 物表面的反应集团之间形成化学共价键连 接，从而成为固定化细胞。
该法细胞与载体结合紧密，使用过程中不 易脱落，但反应激烈、条件较难控制，往 往容易造成细胞的死亡，应用并不广泛。
絮凝法是利用某些微生物细胞具有自絮凝 形成颗粒的能力而对细胞进行固定化的方 法，即无载体固定化细胞。
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固定化全细胞催化可再生油脂合成生物 柴油的稳定性
固定化植物促生菌的存活性研究
植物载体固定化无花果曲霉对直接冻黄G 的脱色研究
银杏细胞固定化培养及银杏内酯的产生
经过多年的研究发现, 与悬浮培养相比, 固定化 培养植物细胞生物转化外源底物具有很多优点: a. 提高了次生物质的合成、积累; b. 能长时间保持细胞活力; c. 可以反复使用; d.抗剪切能力强; e. 耐受有毒前体的浓度高; f. 遗传性状较稳定; g. 后处理难度小等特点.
黄鹏 王超群 刘百川 陈立嘉
前言 细胞固定化方法分类 植物细胞固定化技术的研究进展 展望
前言
细胞固定化技术兴起于20世纪60年代，它是 将微生物自然固定于或定位于一定的有限空 间，保持固有的催化活性，并能连续地重复 使用，固定化生物细胞能持续繁殖、休眠及 衰亡，但其酶活性始终保持稳定。
近年来细胞固定化成了人们研究的热点，从 历年的学术论文及学术报告中不难看出，研 究者在原有固定化方法的基础上，不断改进 和尝试新的固定化方法，使细胞固定化更加 适合于工业生产。目前，这项技术已经广泛 应用于发酵、制药、环境保护等领域。
利用一些能够使细胞渗透入孔隙，并在其 中形成很大细胞群体的多孔物质来制备。 常用的多孔物质有棉布或尼龙布，金属丝 网及各种类型的海绵和泡沫塑料。此法介 于吸附法和包埋法之间。
超过滤法是利用半透膜、中空纤维膜、超 滤膜将细胞截留并限定在一定空间范围的 方法。
这种方法可以使基质与细胞充分有效的反 应，并可选择性地控制底物和产物的扩散， 但存在膜易污染、堵塞等缺点。
以聚胺酯泡沫为固定化材料进行银杏细胞 固定化培养具有方法先进、纯化工艺简单、 银杏内酯含量高等优点, 可尝试用于生物技 术方法进行银杏内酯类成分的中试生产。
展望
随着固定化生物技术的快速发展，固定化 载体材料的研究取得了很大的进展，并向 功能化和精细化方向发展。 在改进传统载体材料的同时，新型的改性 复合载体的开发将成为今后固定化载体材 料研究的主要方向。
应用 ①手性药物的合成 ②天然药物的合成 ③对现有药物的修饰改造
全细胞催化剂, 无需酶的提取和纯化, 减少了酶活损失, 有望大幅降低生产成 本; 某些全细胞可以有效催化植物油脂 合成生物柴油, 进一步提高全细胞在催 化植物油脂甲醇解制备生物柴油过程中
的稳定性, 对于工业放大具有重要意义。
由于固定化细胞颗粒为细菌提供了有效 的生存空间, 并能从植物根系的分泌物 或代谢物中得到营养, 所以其定殖效果 和时间明显优于液体菌剂。
Chihchengchang等以50%NaNO3代替饱和硼 酸做交联剂以改进硼酸交联法制备PVA凝胶 的方法,大大降低了对微生物的毒害性,并增 加了凝胶的成球性和传质性能。
2.1.2 无机载体材料
无机载体有活性炭、硅藻土、砂粒、多孔 陶珠、高岭土、沸石等，主要是利用吸附 和电荷效应将细胞固定住，具有机械强度 大、无毒害、不易被降解、制备容易等特 点。
宋慧一等采用2种不同的方法针对海藻酸 钙凝胶在多价阴离子或高浓度电解质容 易不稳定，钙离子易脱落，凝胶变软等 进行改性。
(2)人工合成有机高分子载体材料
合成高分子载体，常见的有聚乙烯亚胺（ PEI），聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺等 ，这些材料机械强度高，但不易成型、传 质性能不好，在包埋细胞的过程中会降低 细胞的活性。
依靠细胞表面上功能团和固相支持物表 面的反应基团之间形成化学共价键连接， 从而成为固定化细胞。
交联法主要是通过多功能试剂与细胞表面 的基团（巯基、羟基、氨基等）发生化学 反应形成共价键，实现细胞的固定化。
戊二醛、双偶氮联苯等是最常用的交联剂。
吸附法是细胞与载体间通过物理吸附或 离子作用结合将细胞固定在载体上的方 法。只需将酶液与具有活泼表面的吸附 剂接触，再洗涤除去未吸附的酶便能制 得固定化酶。
吴东亮[19]等以Span-60和Tween-20为复 合分散剂，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为 交联剂，甲基丙烯酸缩水甘油酯和烯丙 基缩水甘油醚为功能性单体，采用反相 悬浮聚合技术成功制备了含环氧基团的 聚合物载体，大大减少了载体后处理过 程中所需的时间和溶剂用量。
利用植物细胞固定化培养进行生物转化
切成小块状，用无菌水洗净备用。PVA具有 高强度、化学稳定、强抗微生物分解性能
、对微生物无毒、价格低廉等优点。
先配制一定浓度的丙烯酰胺和甲叉双丙烯 酰胺（BIS）的溶液，与一定浓度的细胞悬 浮液混合均匀，然后加入一定量的过硫酰 胺（APS）和四甲基乙二胺（TEMED），混 合后让其静置聚合，将凝胶块用手术刀切 块，获得所需形状的固定化细胞胶粒。
1.1包埋法 1.2共价结合法 1.3交联法 1.4吸附法 1.5共价结合法
1.6絮凝法 1.7多孔物质包络法 1.8超过滤法 1.9膜法 1.10 细胞自固定
包埋法是将细胞包埋在多孔载体内部而 制成固定化细胞的方法。根据载体材料 和方法的不同，分为凝胶包埋法和半透 膜包埋法。
常用的载体有卡拉胶、聚乙烯醇、琼脂 、明胶及海藻胶等。
植物细胞附着在玻璃、金属、木屑、海藻 盐表面生长，形成的一定厚度的生物膜为 细胞的生长和次生代谢产物的合成提供了 近似天然的良好条件。
将半透膜做成培养带，然后将植物细胞放 入其中培养，也取得较好的效果。
植物细胞自生固定化培养是近几年来才发 展起来的一项培养技术。
已经发现,调节基质中植物生长激素的比 例可以有效地调控细胞团的大小,因此自 絮凝植物细胞系的建立应考虑由愈伤组织 开始，如图1。