固定化细胞

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。

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。

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。1

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。1

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。1

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，能一边徘出发酵液，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。1

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

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学