动物细胞的微囊化培养.ppt

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1、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。第四章动物细胞的微囊化培养图4－1微胶囊示意图微胶囊膜生物大分子代谢产物细胞营养物质二、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

2、小分子产物可以自由出入微胶囊,从而达到免疫隔离目的。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。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

3、养15d微囊化小牛肾上腺嗜铬细胞培养0d微囊化肝癌细胞培养40d4、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，

4、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。表4－1微胶囊制备材料来源类型材料天然脂质卵磷脂、神经鞘髓磷脂等多糖海藻酸盐、壳聚糖、琼脂、淀粉等蛋白质明胶、白蛋白、纤维蛋白半合成纤维素类衍生物羧甲基纤维素钠、已基纤维素、醋酸纤维素及其酯等合成可降解型乳酸/乙醇酸共聚物、聚正酯、聚内酯、聚酐、聚烷基氰基丙烯酸酯、聚氨基酸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

5、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。微胶囊膜生物大分子代谢产物细胞营养物质五、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

6、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。针头CaCl2液微珠磁力搅拌器（微囊发生器）海藻酸/细胞悬浮液聚氨基酸柠檬酸聚赖氨酸/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。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

7、过；●膜应有足够机械强度抵抗培养中搅拌。①可防止细胞在培养过程中受到物理损伤;②活性蛋白不能从囊中自由出入半透膜,从而提高细胞密度和产物含量,并方便分离纯化处理。①微囊制作复杂,成功率不高;②微囊内死亡的细胞会污染正常产物;③收集产物必须破壁,不能实现生产连续化。六、微囊化培养的优、缺点:七、微胶囊在生物医学领域应用研究1、在临床医学中的应用研究采用一定材料、方法制成的微胶囊本身并不具备治疗疾病的作用,但能保证囊内包埋的细胞存活且正常代谢、应