酶和细胞的固定化

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1、·22·化学通报　1997年第2期知识介绍酶　和　细　胞　的　固　定　化王洪祚　刘世勇(武汉大学化学系　武汉　430072)摘要　本文对酶和细胞固定化技术的近期发展作了较为全面的扼要综述。关键词　酶、细胞、固定化　　酶和细胞的固定化是指利用化学或物理的的机械强度,改善固定化细胞稳定性目的。添手段将游离的细胞或酶定位于限定的空间区域加2gölCaCO3也能使制得的海藻酸钙固定化并使其保持活性和可反复使用的一种基本技颗粒在发酵时能保持稳定性。Lee,K.H.比术。从本世纪六十年代以来,这一技术发展十较了未包覆的及分别用壳聚糖、聚乙烯亚胺和分迅速,它克服了自由酶在应用中对环境敏感,聚乙

2、烯亚胺2戊二醛包覆的海藻酸钙的固定化[7]性质不稳定,易在酶促反应中失活及产物难以效果,发现第二种包覆最佳。Dragalova报道分离提纯的缺点,逐步开始在医学、化学分析、了用一种水不溶性聚电解质包覆海藻酸钙凝胶环境保护、能源开发等许多领域得到应用。1985的改善方法。也有人将海藻酸钙凝胶与活性炭年日本政府推行的“BiofocusWT”大型研究计粉末,硅胶,聚乙烯醇(PVA)等形成复合物划曾引起了世界关注,固定化细胞的研究就是载体的报道。其中重要内容之一。目前,国内外已有不少这天然的卡拉胶在分离出影响其强度的K2[1,2][3]方面的重要专著及综述发表。在我们前文角叉菜胶成份后,

3、强度及稳定性均有提高,在全面介绍和评述各种主要的固定化方法基础酶和细胞固定化中应用较广,为改善其耐压力、上,本文重点综述其近期发展动态。捕集能力及贮存稳定性,有人添加不同浓度的具有保水特性的多醇(甘油、丙二醇、角豆胶1　通用载体的改善与研究等)可长时间维持酶高活力。将卡拉胶、海藻11以海藻酸盐、卡拉胶、壳聚糖、琼脂等酸盐和细胞或酶混合形成液体,在CaCl2中海为代表的天然高分子凝胶仍应用较广,它们虽藻酸钙胶体,胶化后再用化学方法去除海藻酸有价廉易得、对生物无毒、传质性能好的特点,盐而得到了多孔性的卡拉胶。将卡拉胶与[9]但强度低、厌氧条件下易被生物分解,为此,连PVA、丹宁、壳聚

4、胺、聚乙烯亚胺复合或直续有不少改善研究报道。接将卡拉胶胺化,则由于可分别形成氢键、聚为克服海藻酸钙凝胶在使用过程中不能抵离子复合物等而大大提高其稳定性。研究表明,抗细胞生长所必需的高浓度的磷酸盐和卡拉胶固定化链霉菌株在KCl溶液中40min2+++Mg、K、Na等阳离子,不耐热、凝胶强度时硬度最大,而氧吸收速率降至暴露2min时[4]不够及易破碎溶解的不稳定性质,海洪、顾缪的20%。Scott还进行了氧气在卡拉胶中的扩等用聚乙烯亚胺溶液来处理海藻酸钙凝胶,中散作用研究,发现制备时的温度及金属离子[5]野将固定成型后的海藻酸钙凝胶置换成海藻酸铝,段俊英等通过加入甾醇、不饱和脂肪酸国

5、家自然科学基金资助项目及改变CaCl2浓度等[6]均可达到提高凝胶粒子1996209215收稿©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.化学通报　1997年第2期·23·2++(如Ca、K等)的存在却直接影响着氧在胶聚合方法包埋黑曲霉生产柠檬酸,包埋的微生中的扩散。物活性高,适应期短,可重复使用15批次,使琼脂化学性质稳定,但强度低、透过性差,用300小时后活性无明显下降。在PAm固定添加聚丙烯酰胺一类聚合物可加强琼脂载体的葡萄糖异构梅时,在聚合过程中添加葡萄糖可强度。用海藻酸钙浸泡使琼脂珠成为多

6、孔状不保护酶活性不变。采用PAm2PVA,PAm2琼脂仅可提高其强度,还能提高其扩散性能。王叔等复合固定的方法均有良好效果。李金峰等采[10]亭报道了两相成珠法制备琼脂珠,其通透性用反相悬浮聚合法制备PAm及其共聚物来包有很好改善。埋简单杆菌效果显著。壳聚糖安全无毒、生物相容性好,可在室PVA凝胶常用冷冻法及硼酸法来制备,其++2+温下凝胶化,在磷酸盐缓冲液,Na,K,Mg强较度、价格低廉、对生物的毒性比PAm小,离子存在下都稳定,对热亦稳定,可得高密度、是通用的固载体之一。江波曾用DSC、动态光高活性固化酶及细胞,是较为理想的载体材料散射等物理方法,仔细研究了水凝胶中水的存[1

7、1]之一。Hirano研究了壳聚胺及其N2乙烯基、在状态及其相应结构。为克服交联不彻底导致N2羟基、N2巯基酰基衍生物形成凝胶的机理,使用中少量TOC成份溶出及高温时强度下降[11][14]并用于固定化酶及细胞。壳聚胺与CaCl2等的缺点,田中在用硼酸法固定细胞时,先用通过离子移变形成凝胶或与卡拉胶、羧甲基纤Na2CO3将硼酸的pH值调到617左右,或将制维素钠形成复合凝胶都有不少报道。王芝祥用成的凝胶在水中浸泡几天,发现可提高其在高葡聚糖与环氧氯丙烷在无外相条件下合成凝温使用时