生物微胶囊技术的研究

《生物微胶囊技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、生物微胶囊技术的研究微胶襲是指一种能包埋和保护某些物质的具有聚合物壁壳的半透性或密封的微型“容器”或“包装物”呈现多种形状,如球型、粒状、絮状、块状,其粒子的大小一般在5-200艸。通常把包在胶藝内的物料称为心材，而外面的壁曩称为壁材。心材可以是固体、液体或气体，壁材可以是单层结构，也可以是多层结构.在一定的条件下，用壁材包埋心材，就形成微胶囊。与常用的凝胶包埋法不同，微曩化法曩内的空间阻隔小，更有利于细胞的生长（图1・1）卩％微菱化法凝胶包埋法图1.1微吳化法与凝胶包埋法内部结构Fi&1」Theinternalstructureofmicroencapsulationmethodandgel

2、embeddingmethod按照成膜的不同，微胶曩又可分为不透性微胶粪和半透性微胶素。不透性微胶曩具有很厚的不透膜，膜只起到保护和隔离的作用，防止内含物与外界坏境发生作用，相当于一个“密闭的微容器”，只有当微胶曩的膜被破坏，其内含物才与外界发生反应。半透性徼胶曩具有一层半透的微胶曩膜，其内部多为液态环境。微曩膜将细胞、酸等大分子物质阻隔在襲内的液态环境中，只允许细胞所必需的碳源、氮源、氧、无机盐等小分子物质的自由进入及曩内生物物质的重要代谢产物的自由排出，而将生物大分子阻隔在外界坏境中（珂.因此，微胶襄膜的主要功能是保护膜内细胞和控制物质通过微胶鬓的传递。生物微胶曩都属于此类微胶羹。生物徴胶

3、囊技术是一种新兴的细胞固定化技术，开始于20世纪30年代，是由器官移植所带动并发展起来的一种高新技术。1957年，M.S.T.Chang首次报道了生物活性物质的微胶曩研究，将酶、蛋白质和激素等生物活性物质包封在选择性半透膜中，形成球状微胶囊。20世纪80年代，采用微胶爱的方法成功应用于固定化的异种胰岛细胞控制患有糖尿病动物血糖的试验。之后，全世界范围内在生物学、遗传学、髙分子科学和药学领域的研究取得了极大的进步。1.5.1.2生物微胶11的特性生物微胶囊中所包埋的生物体能否发挥功能，满足实际生产需要，主要取决于三方面的特性，即生物微胶粪的机械强度、传质性和生物相容性。生物微胶曩的机械强度决定了

4、其在生产实践中所能承受的负荷能力，及可重复使用的次数和使用周期。彫响微胶囊机械强度的因素包括成膜材料的选择.微胶藝的制备方法、尺寸、所包埋溶液的性质等等。近年来，许多学者致力于通过不同方法提高微胶奏的机械强度，以提高其在实际生产中的利用率，降低成本.生物微胶曩的传质性能是决定固定化细胞能否发挥正常功能的关犍因素。微胶套主要通过扩散的方式来实现营养物质的流入、代谢产物的流出以及细胞的信号传导。微胶囊的传质性常用截流分子量（不能进入微胶囊膜的最小分子量）来表示.除分子量外，分子的形状、结构、微胶囊膜的厚度.膜内外的电荷密度.微胶曩内细胞的密度等因素均能影响该物质能否通过扩散作用进入微胶曩。同一种微

5、胶囊由于其制备过程中条件的差别，最终的传质性能也可能表现出很大的差别。微胶曩内部的物质传递过程主要有营养物质通过细胞膜或细胞壁进入细胞内的过程，以及一些小分子物质（如细胞生长因子、营养裁体等）在细胞之间的传递过程。小分子营养物质一般通过两种途径被细胞吸收，即被动的由浓度梯度引起的扩散运输和由载体蛋白介入的主动运输。大分子营养物质由于结构复杂体积较大，很难通过简单扩散的方式通过细胞膜或细胞壁，细胞对于这种物质的吸收方式一般为由载体蛋白介入的主动运输卩％生物微胶囊的生物相容性是指其所包埋的生协物质能否正常生长・其中包括成膜材料、微胶囊的大小.形状及固定化过程均会彫响其生物相容性。由于体系的复杂性，

6、生物相容性很难以量化指标来描述。对于微胶奏内包埋的细胞,其生长的空间和所需氧分的供给都是决定其生长过程的重要因素。1.5.1.3生物微胶II的制备方法与材料传统的微胶曩制备方法可分为物理法、物理化学法和化学法。物理法是通过物理机械的方法制备胶曩，主要有空气悬浮法、静电沉积法、流化床喷涂法、真空蒸汽沉枳法等；物理化学法是以相分离为基础制备微胶曩，主要有水溶液相分离和有机相分离；化学法有界面聚合法.原位聚合法、液中硬化覆膜法。生物微胶囊在包埋过程中需要条件温和，不涉及到温度、pH值、渗透压、离子强度等环境条件的剧烈变化，因此液中硬化覆膜法成为常用的生物微胶囊制备方法.制备微胶曩的材料一般选择无毒性

7、的水溶性聚合物。早期生物微胶囊大部分都是采用天然的海漠酸钙体系，但由于拧様酸盐、磷酸盐等金属离子鳌合物会夺去胶囊中的二价盐而使胶囊不稳定.采用聚电解质络合法制备的胶曩稳定性有很大的提髙，聚电解质络合法胶曩曩壁材料通常是由两种或多种带相反电荷的线性高分子聚合物组成。由于细胞表面通常带有负电荷，聚合物阳离子会吸附细胞而产生细胞毒性，因此一般都采用无毒的聚合物阴离子作为内核，而聚阳离子包覆在外围，聚合物