
【化】 immobilized cell reactor
fix; moor; peg; rivet; root; secure; tackle
【計】 lock-up
【化】 anchorage
【醫】 fix; fixation; fixing; fixity; immobilize; lock
burn up; change; convert; melt; spend; turn
cell; matrix
【化】 cell
【醫】 bioplast; cell; cella; cello-; cellula; cellulae; cellule; corpuscle
corpuscula; corpusculum; cyto-; kyto-; protoplast
reactor
【醫】 reactor
固定化細胞反應器(Immobilized Cell Reactor)是生物工程領域中結合固定化細胞技術與生物反應器設計的集成化裝置。該技術通過物理或化學方法将具有代謝活性的完整細胞固定在特定載體上,使其在受控環境中實現連續催化反應。與遊離細胞體系相比,其核心優勢在于細胞可重複利用且産物分離效率顯著提升。
從技術原理分析,固定化過程主要采用吸附法、包埋法和共價結合法三種方式。其中海藻酸鈉-氯化鈣包埋法因操作簡便、細胞存活率高,在工業級生物反應器中應用最為廣泛(《生物工程學報》2020年特刊)。反應器構型根據流體力學特性可分為填充床式、流化床式和膜分離式三類,其中流化床式因傳質效率優異,在污水處理領域占據超60%市場份額(國家生物技術标準化委員會年度報告)。
該技術在實際應用中展現出多重技術經濟優勢:固定化後的微生物抗逆性增強,可耐受pH值波動(±2.0)和溫度變化(15-45℃);催化劑使用壽命延長至遊離細胞的5-8倍;産物純度提高約30%(《固定化酶與細胞技術》第三版,科學出版社)。典型工業應用包括青黴素連續發酵、啤酒酵母回收系統以及重金屬生物吸附裝置。
在醫藥制造領域,固定化CHO細胞反應器已實現單克隆抗體的連續生産,較傳統批次培養産量提升40%(FDA生物制藥工藝白皮書)。最新研究顯示,結合微載體技術的三維固定化反應器可使幹細胞擴增效率達到平面培養的15倍(Nature Biotechnology, 2023年6月刊)。
固定化細胞反應器是一種利用固定化細胞作為生物催化劑,在體外進行生化反應的裝置系統。以下從定義、原理、類型、特點和應用等方面詳細解釋:
固定化細胞反應器通過物理或化學方法将細胞固定在特定載體上,利用其酶系統催化生化反應。這種設計模拟了生物體内代謝過程,但實現了體外連續化生産,例如在發酵罐中固定微生物細胞以高效轉化底物。
根據結構和運行方式,常見的類型包括:
主要用于生物醫藥、食品工業及環保領域,例如:
固定化細胞反應器通過優化細胞利用效率,成為現代生物工程的核心技術之一。其設計融合了生物學與工程學原理,顯著提升了工業生産的可控性和經濟性。
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