第四章_动物细胞的微囊化培养

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第四章 动物细胞的微囊化培养一、微囊法(microencapsulation):用一层亲水的半透膜将细胞包围在珠状

的微囊里，细胞不能逸出，但小分子物质及营养物质可自由出入半透膜；囊内是种微小 培养环境，与液体培养相似，能保护细胞少 受损伤，故细胞生长好、密度高。

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营养物质

微胶囊膜

细胞

生物大分子 代谢产物

图4-1

微胶囊示意图

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二、研究发展历程1、首次报道生物活性物质的微囊化研究(1957): 将酶、蛋白质和激素等生物活性物质包封 在选择性透过膜中，形成球状微胶囊, 称之为 “生物微胶囊”。通过微胶囊膜的选择透过作 用, 使囊外大于某一分子量的物质不能扩散进 入, 而生物环境中的营养成分和囊内生物活性 物质或细胞分泌的小分子产物可以自由出入微 胶囊, 从而达到免疫隔离目的。

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2、“人工细胞” ——“人工胰腺” 80年代初, Lim等人将微囊化技术与组织细胞移 植相结合, 制备了海藻酸钠/聚赖氨酸(APA)微胶囊, 包埋猪胰岛细胞形成“人工细胞”, 并移植入糖尿 病大鼠体内, 结果成功地调节了血糖水平, 代行了 大鼠胰腺功能, 因而被称为“人工胰腺”。该成果 较好地解决了组织细胞移植过程的免疫排斥问题, 避免或减少了昂贵的免疫抑制剂的使用, 为组织细 胞移植治疗神经/内分泌系统疾病提供了新思路。

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3、90年代以来, 医学界开始尝试以微胶囊作为基因

重组细胞的免疫隔离和运载工具, 利用重组细胞的代谢产物调节机体生理功能, 治疗相关疾病。

微囊化人胰岛 培养15d

微囊化肝癌细胞 培养40d

微囊化小牛肾上腺 嗜铬细胞 培养0d

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4、目前，微胶囊的应用研究涉及药物控制释放、 动植物细胞培养、细胞和酶的固定化以及生化 物质分离等领域, 已经成为材料、化学、化工、 生物和医学等多学科领域工作者的研究热点。

SEM下微胶囊的显微形貌 ×200LSCM下微胶囊表面形貌的照片

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不同放大倍数的海藻酸钙微胶囊的SEM 照片

不同放大倍数的壳聚糖/海藻酸钠微胶囊的SEM 照片

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三、性质：曾是酶固定化技术中的一种(半透膜将酶包裹 在球状的微囊里，酶及大分子不能从微囊里透出， 而小分子物质可自由通过膜)。 动物细胞微囊化后，与游离细胞相比，降低了 培养时对细胞的剪切力，同时也能提供很高的细胞 密度，使得产物浓度增加，纯度提高。 动物细胞微囊化培养的成功为干扰素、乙肝表 面抗原(HBsAg)、单克隆抗体(MAb)等)的产生提供 了广泛应用前景。

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表4-1 微胶囊制备材料来源 天然

类型脂质 多糖 蛋白质

材料卵磷脂、神经鞘髓磷脂等 海藻酸盐、壳聚糖、琼脂、淀粉等 明胶、白蛋白、纤维蛋白

纤维素类

羧甲基纤维素钠、已基纤维素、醋 半合成 衍生物 酸纤维素及其酯等可降解型 酐、聚烷基氰基丙烯酸酯、聚氨基酸 合成乳酸/乙醇酸共聚物、聚正酯、聚内酯、聚

非降解型 聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚酰胺、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙酯共聚物、聚氯乙 烯等

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制备方法

化学法

界面聚合法、乳化法、辐射化学法

物理化学法 相分离法、溶剂蒸发法、界面沉积法、喷雾干燥法 物理法静电沉积法、气相沉积法、流化床喷雾包衣法

图2 制备方法使用率比较 1--乳化法，2--静电法，3--聚合法，4--沉积法， 5--相分离法，6--喷雾干燥法，7--溶剂蒸发法

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四、 微囊化培养技术要点:在无菌条件下将拟培养的细 胞、生物活性物质及生长介质共 同包裹在薄的半透膜中形成微囊, 再将微囊放入培养系统内进行培 养。生长介质为1.4%海藻酸钠溶 液, 半透膜由多聚赖氨酸形成。 培养系统可采用搅拌式或气升式 反应器系统，微囊直径控制在 200-400μm为宜。营 养 物 质 细 胞 生 物 大 分 子 微 胶 囊 膜

代 谢 产 物

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五、动物细胞微囊化的制备 主要是应用海藻酸—聚氨基酸的方法 简单过程：动物细胞与海藻酸溶液混合搅拌，经过微囊发生器将微球滴入氯化钙(cacl2)溶液 中，形成凝胶，然后再用聚氨基酸处理，使微 球表面成膜，最后用柠檬酸处理去除微球内的 钙离子，以便球内的海藻酸成液态，动物细胞 得以悬浮在其中。动物细胞的微囊化中海藻酸 和聚氨基酸是关键材料。

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(微囊发生器)

海藻酸/细胞悬浮液

针头

微珠聚氨基酸

CaCl2液柠檬酸

磁力搅拌器

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聚赖氨酸/海藻酸微囊化步骤：

1.悬浮细胞胶状液；2.成滴器；3.胶化小珠；4.包被溶液；5. 显微镜下微囊；6.多孔微囊膜；7.完成操作后的微囊。

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制备注意事项：●温和、快速、不损伤细胞，尽量在液体和生理条件下操作； ●所用试剂和膜材料对细胞无毒害； ●膜的孔径可控制，必须使营养物和代 谢物自由通过；

●膜应有足够机械强度抵抗培养 …… 此处隐藏：226字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……