固定化技术在医药上的研究应用

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1、固定化技术在医药上的研究应用摘要:综述了固定化技术的制作方法及载体的选择，以及固定化技术在医药方而的研究与应用，并对固定化技术的应用前景及存在的问题进行了评述。关键词:固定化技术;定点固定化;无载体固定化;医药固定化技术是从60年代开始迅速发展起来的一项新技术，它是通过采用化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空问区域内，使其保持活性并可反复利用的一种基本技术。七十年代后，固定化微生物技术直接从固定化酶技术发展而来，微生物细胞固定化的方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术，都可以用来对微生物细胞进行固定化。固定化酶、固定化微生物细胞、固定化动植物细胞、生物传感器以

2、及生物反应器的研究迅速发展，形成了一个范围广泛的固定化生物催化剂的研究领域。固定化技术已广泛应用到食品与发酵工业、有机合成工业北学分析、医疗诊断、环境净化及能源生产等各个领域，充分显示其美好前景。而固定化在生物技术方面最主要的应用领域是固定化酶，因为固定化酶以其特有的优点而具有广阔的发展前景。它的最大特点是既具有生物催化剂，又具有固相催化剂的特性。与天然酶相比，固定化酶具有以下优点：①可以在较长时间内多次使用，而且在大多数情况下，酶的稳定性提高。如固定化的葡萄糖异构酶，可以在60～65。C条件下来连续使用超过1000h。固定化黄色短杆菌中的延胡索酸酶用于生产L-苹果酸，连续

3、反应一年，其活力仍保持不变。②反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。③反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动控制。④酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。⑤比水溶性酶更适合于多酶反应。1固定化方法11载体选择固定化技术中使用的载体需符合如下条件:固定化过程中不引起活性丧失;对酸、碱有一定的耐受性;有一定的机械强度;有一定的亲水性及良好的稳定性;有一定的疏松网状结构，颗粒均匀;共价结合时具有可活性基团;廉价易得等。目前用于结合法的载体主要有:碎石、卵石、煤渣、焦碳、硅藻土、多孔砖、石英砂、硅胶、沸石及活性炭等，它们可分别应

4、用于不同的处理工艺。用于包埋法的材料有聚乙烯醇(PVA),聚丙烯酞氨(ACAM),聚乙烯乙二醇(PEG),琼脂、海藻酸钙、角义菜胶和聚丙稀酸等。值得注意的是，通常载体都要经过活化后才能用于固定化技术，例如对于纤维素载体通常要引入脂肪族或芳香族氨基、梭基或硫羟基来活化羟基。12固定化方法的选择固定化方法中研究最多的是酶固定化方法，酶的固定化方法可增加酶的稳定性。目前主要的固定化方法有:12.1载体结合法载体结合法是结合于不溶性载体上的一种固定化方法，根据结合形式的不同，可分为物理吸附法、离了结合法和共价结合法3种。12.2交联法交联法是用双功能基团或双功能试剂，使酶与酶或细胞

5、与细胞之问交联的固定化方法。这一固定化方法附着牢固，不易漏失，但由于固定化过程中涉及化学反应，因而失活现象较为严重。12.3包埋法包埋法是将酶或细胞包埋于聚合物中的一种固定化方法，主要有以下儿种类型:网格型、微囊型和脂质型。包埋法制备方法简单，条件温和，一般不涉及酶分了的化学变化，因而酶活力回收率高，但是酶容易漏失，催化反应受传质阻力的限制，不易催化大分了底物的反应。12.4选择性热变性法选择性热变性法是将细胞在适当温度下处理使细胞膜蛋白变性，但不使酶变性而使酶固定于细胞内的方法。12.5定点固定化技术定点固定化技术是借助分了生物学方法，通过酶蛋白上的特定位点与膜载体作用，

6、在膜表面形成一种高度有序的酶分了的二维阵列。酶蛋白上的作用位点远离催化活性中心，使底物能充分接近活性中心。定点固定化方法主要有3种:抗体偶联法、生物素亲和素亲和法和氨基酸置换法。与随机固定化方法相比，定点固定化技术的活力和固定量都有显著提高。12.6无载体固定化技术无载体固定化技术取得的重大突破是交联酶结晶(CLECs)技术[1]，CLECs是一种无需载体、既有纯蛋白的高度特异活性又对有机溶剂具有高度耐受性的生物催化剂。2000年荷兰Delft大学的Sheldon小组提出一种用盐、有机溶剂或非离了聚合物等沉淀剂沉淀酶蛋白，得到酶聚集体，再用戊二醛交联的无载体固定化方法—交联

7、酶聚集体(CLEAs)技术[2]。CLEAs技术是继CLECs之后的又一种无载体固定化技术。近儿年，交联酶聚集体技术已被成功地应用于青霉素酞化酶、脉酶、氧化还原酶和7种不同微生物来源的脂肪酶的固定化。12.7联合固定化技术联合固定化技术最初是把外来酶结合于固定化完整细胞上，后来人们又发展到将两种酶、两种微生物细胞以及生物催化剂(酶细胞)与底物或其他物质联合固定在一起。联合固定化技术是酶、细胞固定化技术发展的综合产物，与普通固定化技术相比，可以充分利用酶和细胞的各自特点，把不同来源的酶和细胞的生物催化性质结合到一起。