生物微膠囊技術(shù)的研究

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1、生物微膠囊技術(shù)的研究微膠襲是指一種能包埋和保護某些物質(zhì)的具有聚合物壁殼的半透性或密封的微型“容器”或“包裝物”呈現(xiàn)多種形狀,如球型、粒狀、絮狀、塊狀,其粒子的大小一般在5-200艸。通常把包在膠藝內(nèi)的物料稱為心材，而外面的壁曩稱為壁材。心材可以是固體、液體或氣體，壁材可以是單層結(jié)構(gòu)，也可以是多層結(jié)構(gòu).在一定的條件下，用壁材包埋心材，就形成微膠囊。與常用的凝膠包埋法不同，微曩化法曩內(nèi)的空間阻隔小，更有利于細胞的生長（圖1?1）卩％微菱化法凝膠包埋法圖1.1微吳化法與凝膠包埋法內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fi&1」Theinternalstructureofmicroencapsulationmethodandgel

2、embeddingmethod按照成膜的不同，微膠曩又可分為不透性微膠糞和半透性微膠素。不透性微膠曩具有很厚的不透膜，膜只起到保護和隔離的作用，防止內(nèi)含物與外界壞境發(fā)生作用，相當(dāng)于一個“密閉的微容器”，只有當(dāng)微膠曩的膜被破壞，其內(nèi)含物才與外界發(fā)生反應(yīng)。半透性徼膠曩具有一層半透的微膠曩膜，其內(nèi)部多為液態(tài)環(huán)境。微曩膜將細胞、酸等大分子物質(zhì)阻隔在襲內(nèi)的液態(tài)環(huán)境中，只允許細胞所必需的碳源、氮源、氧、無機鹽等小分子物質(zhì)的自由進入及曩內(nèi)生物物質(zhì)的重要代謝產(chǎn)物的自由排出，而將生物大分子阻隔在外界壞境中（珂.因此，微膠襄膜的主要功能是保護膜內(nèi)細胞和控制物質(zhì)通過微膠鬢的傳遞。生物微膠曩都屬于此類微膠羹。生物徴膠

3、囊技術(shù)是一種新興的細胞固定化技術(shù)，開始于20世紀30年代，是由器官移植所帶動并發(fā)展起來的一種高新技術(shù)。1957年，M.S.T.Chang首次報道了生物活性物質(zhì)的微膠曩研究，將酶、蛋白質(zhì)和激素等生物活性物質(zhì)包封在選擇性半透膜中，形成球狀微膠囊。20世紀80年代，采用微膠愛的方法成功應(yīng)用于固定化的異種胰島細胞控制患有糖尿病動物血糖的試驗。之后，全世界范圍內(nèi)在生物學(xué)、遺傳學(xué)、髙分子科學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域的研究取得了極大的進步。1.5.1.2生物微膠11的特性生物微膠囊中所包埋的生物體能否發(fā)揮功能，滿足實際生產(chǎn)需要，主要取決于三方面的特性，即生物微膠糞的機械強度、傳質(zhì)性和生物相容性。生物微膠曩的機械強度決定了

4、其在生產(chǎn)實踐中所能承受的負荷能力，及可重復(fù)使用的次數(shù)和使用周期。彫響微膠囊機械強度的因素包括成膜材料的選擇.微膠藝的制備方法、尺寸、所包埋溶液的性質(zhì)等等。近年來，許多學(xué)者致力于通過不同方法提高微膠奏的機械強度，以提高其在實際生產(chǎn)中的利用率，降低成本.生物微膠曩的傳質(zhì)性能是決定固定化細胞能否發(fā)揮正常功能的關(guān)犍因素。微膠套主要通過擴散的方式來實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的流入、代謝產(chǎn)物的流出以及細胞的信號傳導(dǎo)。微膠囊的傳質(zhì)性常用截流分子量（不能進入微膠囊膜的最小分子量）來表示.除分子量外，分子的形狀、結(jié)構(gòu)、微膠囊膜的厚度.膜內(nèi)外的電荷密度.微膠曩內(nèi)細胞的密度等因素均能影響該物質(zhì)能否通過擴散作用進入微膠曩。同一種微

5、膠囊由于其制備過程中條件的差別，最終的傳質(zhì)性能也可能表現(xiàn)出很大的差別。微膠曩內(nèi)部的物質(zhì)傳遞過程主要有營養(yǎng)物質(zhì)通過細胞膜或細胞壁進入細胞內(nèi)的過程，以及一些小分子物質(zhì)（如細胞生長因子、營養(yǎng)裁體等）在細胞之間的傳遞過程。小分子營養(yǎng)物質(zhì)一般通過兩種途徑被細胞吸收，即被動的由濃度梯度引起的擴散運輸和由載體蛋白介入的主動運輸。大分子營養(yǎng)物質(zhì)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積較大，很難通過簡單擴散的方式通過細胞膜或細胞壁，細胞對于這種物質(zhì)的吸收方式一般為由載體蛋白介入的主動運輸卩％生物微膠囊的生物相容性是指其所包埋的生協(xié)物質(zhì)能否正常生長?其中包括成膜材料、微膠囊的大小.形狀及固定化過程均會彫響其生物相容性。由于體系的復(fù)雜性，

6、生物相容性很難以量化指標來描述。對于微膠奏內(nèi)包埋的細胞,其生長的空間和所需氧分的供給都是決定其生長過程的重要因素。1.5.1.3生物微膠II的制備方法與材料傳統(tǒng)的微膠曩制備方法可分為物理法、物理化學(xué)法和化學(xué)法。物理法是通過物理機械的方法制備膠曩，主要有空氣懸浮法、靜電沉積法、流化床噴涂法、真空蒸汽沉枳法等；物理化學(xué)法是以相分離為基礎(chǔ)制備微膠曩，主要有水溶液相分離和有機相分離；化學(xué)法有界面聚合法.原位聚合法、液中硬化覆膜法。生物微膠囊在包埋過程中需要條件溫和，不涉及到溫度、pH值、滲透壓、離子強度等環(huán)境條件的劇烈變化，因此液中硬化覆膜法成為常用的生物微膠囊制備方法.制備微膠曩的材料一般選擇無毒性

7、的水溶性聚合物。早期生物微膠囊大部分都是采用天然的海漠酸鈣體系，但由于擰様酸鹽、磷酸鹽等金屬離子鰲合物會奪去膠囊中的二價鹽而使膠囊不穩(wěn)定.采用聚電解質(zhì)絡(luò)合法制備的膠曩穩(wěn)定性有很大的提髙，聚電解質(zhì)絡(luò)合法膠曩曩壁材料通常是由兩種或多種帶相反電荷的線性高分子聚合物組成。由于細胞表面通常帶有負電荷，聚合物陽離子會吸附細胞而產(chǎn)生細胞毒性，因此一般都采用無毒的聚合物陰離子作為內(nèi)核，而聚陽離子包覆在外圍，聚合物