固定化細胞

固定化細胞是指固定在水不溶性載體上，在一定的空間範圍進行生命活動（生長、發育、繁殖、遺傳和新陳代謝等）的細胞。 ^[1] 

固定化細胞技術是用於獲得細胞的酶和代謝產物的一種方法，起源於20世紀70年代，是在固定化酶的基礎上發展起來的新技術。由於固定化細胞能進行正常的生長、繁殖和新陳代謝，所以又稱固定化活細胞或固定化增殖細胞。通過各種方法將細胞和水不溶性載體結合，製備固定化細胞的過程稱為細胞固定化。

微生物細胞、動物細胞、植物細胞都可以製成固定化細胞。 ^[1] 

細胞的種類多種多樣，大小和特性個不相同，故此細胞固定化的方法有很多種。歸結起來，主要可以分為吸附法和包埋法兩大類。

利用各種吸附劑，將細胞吸附在其表面而使細胞固定的方法稱為吸附法。

用於細胞固定化的吸附劑主要有硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、金屬絲網、微載體、和中空纖維等。

酵母細胞帶有負電荷，在pH3~5的條件下能夠吸附在多孔陶瓷、多孔塑料等載體的表面，製成固定化細胞，用於酒精和啤酒等的發酵生產；在環境保護領域內使用的活性污泥中含有各種各樣的微生物，這些微生物可以沉積吸附在硅藻土、多孔玻璃、多孔陶瓷、多空塑料等載體的表面，用於各種有機廢水的處理，降低廢水中的化學需氧量（COD)和生化需氧量（BOD）；各種黴菌會長出菌絲體，這些菌絲體可以吸附纏繞在多空塑料、金屬絲網等載體上用於生產有機酸和酶等；植物細胞可吸附在中空纖維外壁，用於生產色素、香精、藥物和酶等次級代謝產物；動物細胞大多屬於貼壁細胞，必需依附在固體表面才能正常生長，故可吸附在容器壁、微載體、中空纖維外壁等載體上，製成固定化細胞，用於各種蛋白質的生產。

將細胞包埋在多空載體內部而製成固定化細胞的方法稱為包埋法。包埋法可分為凝膠包埋法和半透膜包埋法。凝膠包埋法是應用最廣泛的細胞固定方法。 ^[1] 

可以連續發酵，提高細胞成活率，節約了成本，而且在蒸餾和提取前不用分離去細胞，能一邊排出發酵液，一邊進行培養，排除了產物抑制和消耗。

無載體固定主要目的是將吸附或者共價交聯的細胞，彼此分成自身獨立的區域。所謂吸附過程是指細胞發酵過程中產生的細胞體絮凝或者呈丸粒狀；或通過二級過程，在適應的參數變化之下，簡單有效地制各出具有觸媒活性的顆粒。在此過程中。往往加入少量絮凝劑(即聚合物)，加入的聚合物可直接參與細胞間的相互作用。其明顯特徵是顆粒牢固。

在酶的固定化領域中，尤其是使用共價結合是一種典型的方法。這一方法也可適用於固定化細胞的操作。觸媒製備過程中形成的載體本體應不受物理、化學的條件限制。因此載體物質的柔性與製作方法要求很高。在製作過程中最優化的機械性能、孔隙結構受生理參數約束。

此法為整體細胞固定的一種通用方法。該工藝主要包括截留與密封。其實密封是一種邊際效應。此法的特點是：由於整個細胞大小，製成的網狀體比較簡單，它能全面封鎖滯留細胞，並對輸送基質與產品有足夠快的高效酶活；由於製備載體與保留酶活性及細胞存活生理要求條件適合，故載體制備的主要問題已得到解決。

此法正因其日趨重要而引起人們的注意。其理由是：整個細胞體處於存活狀態下。製成生物觸媒時，在小球之內，它的細胞濃度很可能增加和提高。新制各的生物觸媒或者一級與多級酶系統生物觸媒，經再生利用都可能出現一定程度的失活。而置入適當的生長環境下培養，其細胞濃度可能又會增加。最後，活細胞生物觸媒或在靜止期、或在生長期，作為多酶系統或輔酶系統的提供者，而得到利用。 ^[1] 

提高酶或菌體在發酵過程中的重複使用率，降低經濟成本。同時據此製備了相關生物傳感器，如葡萄糖生物傳感器、微生物細胞數傳感器、代謝試驗傳感器等