[发明专利]微生物细胞固定化载体及相关应用

说明书

技术领域

本发明涉及细胞固定技术领域，特别涉及微生物细胞固定技术领域，更具体地，是指一种微生物细胞固定化载体及相关应用。

背景技术

细胞的固定化在细胞催化工业应用中扮演着重要角色。目前，细胞的固定化主要有物理和化学两种方法(Food Microbiology(2004)，21：377-397)。物理方法主要是采用有机和无机多孔材料吸附或大分子包埋等手段对细胞进行固定化。吸附固定细胞是利用多孔材料和细胞表面之间的静电引力作用将细胞固定在多孔材料的表面，虽然对细胞的活性影响最小，但固定化效率不高，且细胞与载体之间的弱作用力导致在进行反应时由于搅拌或溶剂的作用等造成细胞脱落，影响细胞的重复利用率。而包埋法虽然细胞可以被牢牢地固定在载体内，固定化效率较高，但由于细胞被完全包裹，影响底物和转化产物的传递，造成固定化细胞的催化效率较低。化学交联方法是采用化学交联剂通过共价键将细胞固定在载体的表面，该方法虽然可以将细胞很好固定，也不存在底物和产物的传输问题，但交联通常需要有机溶剂和化学交联剂参与，而有机溶剂和化学交联剂对细胞毒性较大，对细胞的生物催化活性会产生不利的影响。此外，还有细胞自凝聚固定化方法，但这项技术只适合某些表面能够表达凝聚蛋白的特定细胞，不具备普遍性。纵观细胞固定化技术，虽然最近十年来得到了很大的发展、应用。但到目前为止，仍然停留在原有技术原理的基础上，没有出现概念新颖的细胞固定化技术手段。

生物仿生黏附材料是最近十几年，通过对海洋贻贝类生物黏附蛋白结构组成的剖析研究基础上发展而来。研究发现在海洋贻贝类生物黏附蛋白中富含3，4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)，进一步的研究发现DOPA及其邻苯二酚衍生物具有一个关键的特性，即能与有机体和无机物表面形成强烈的粘连，是贻贝类生物以及其它生物黏附蛋白中的重要的黏附功能性基团，它能与金属及其氧化物表面耦合，还能在弱碱性或若氧化剂存在的条件下与有机物表面的氨基或巯基发生Michael加成或希夫碱反应，牢固地粘附在这些物体的表面。更为重要的是这种黏附是可以在水溶液环境下进行，且在一般情况下是不可逆的(Science(2007)，318：426-430)。这一特性使得这种新型仿生材料在医学、工程、涂料等领域具有良好的应用前景。已有国外研究者将该仿生材料应用于人体组织裂痕修复。但没见到将这种新型仿生材料用于细胞固定化的报道。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种微生物细胞固定化载体及相关应用，该微生物细胞固定化载体设计巧妙，能够简单方便地将微生物细胞固定在有机或无机载体上，且固定化效率高，细胞活性不受影响，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种微生物细胞固定化载体，其特点是，所述微生物细胞固定化载体采用含有邻苯二酚(catechol)结构的化合物修饰无机载体或有机载体而得到。

较佳地，所述的含有邻苯二酚结构的化合物是多巴(DOPA)、多巴胺(dopamine)、3，4-二羟基苯甲胺、3，4-二羟基苯甲醛、3，4-二羟基苯乙醛、3，4-二羟基苯甲酸或3，4-二羟基苯乙酸。

较佳地，所述无机载体是硅藻土、硅胶粉、湖珊瑚石、分子筛、高岭土、金属氧化物、金属氧化物纳米粒子、微孔陶瓷或微孔玻璃。

较佳地，所述有机载体为高分子聚合物或多糖。

更佳地，所述高分子聚合物为大孔树脂类、离子交换树脂类、环氧树脂类或氨基树脂。

更佳地，所述多糖为纤维素、纤维素衍生物、壳聚糖、壳聚糖衍生物、环糊精、变性淀粉、褐藻胶、角叉藻胶或琼脂。

在本发明的第二方面，提供了上述的微生物细胞固定化载体在固定化微生物细胞中的应用。

较佳地，所述微生物细胞为细菌细胞、霉菌细胞或酵母菌细胞。

更佳地，所述细菌细胞为球菌、螺旋菌、放线菌、杆菌或其基因工程菌；，所述霉菌细胞为根霉、毛霉、青霉、曲霉、木霉、或头孢霉；所述酵母细胞为毕赤酵母。

更进一步地，所述杆菌包括大肠杆菌、醋酸杆菌、氧化葡糖酸杆菌、结核杆菌和乳酸杆菌。

本发明的有益效果具体在于：本发明的微生物细胞固定化载体采用含有邻苯二酚结构的化合物修饰无机载体或有机载体而得到，该微生物细胞固定化载体设计巧妙，能够简单方便地将微生物细胞固定在有机或无机载体上，且固定化效率高，细胞活性不受影响，适于大规模推广应用。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。