Методи іммобілізації:

1. адсорбція;

2. ковалентне або поперечне зв’язування;

3. включення в гелі;

4. мікрокапсулювання.

Адсорбція: закріплення об’єкта на поверхні носія.

МАЛ.

Носієм є кераміка, вугілля, пісок, подрібнені мушлі, металічна крошка, капрон (в різних модифікаціях – гранули, пластини), поліуретан. В залежності від пористості матеріалу, адсорбція відбувається більш або менш щільно (іонна взаємодія, електростатична взаємодія з поверхнею носія).

Сам процес відносно простий – в змішувач вноситься носій; суспензія клітин, з високою концентрацією, яка експериментально встановлюється; перемішується приблизно 2-3 год при охолодженні до 4 ⁰С; вся ця система промивається водою; відмиваються клітини, що не адсорбувалися на поверхні; матеріал висушується і ми отримуємо готові іммобілізовані клітини на порах носія.

Переваги – мала вартість, відсутність додаткових бар’єрів, відсутність токсичної дії речовин, які використовують для іммобілізації іншими методами. Основний недолік – невисока стабільність закріплення (щоб підвищити її – використовують крупно пористі матеріали). Наприклад, зброджування пивного сусла.

Отримані клітини – Sacharomices cerevisia, Asp. niger (глюконова кислота), очистка морської води від Рseudomonas (іммобілізація на пенопласті), очистка від нафти – розпорошування на поверхні плям, процес очистки води – в невеликих об’ємах, іммобілізація йде на поверхні скловолокна у вигляді йоршів гексаетилендиаміну.

Ковалентне і поперечне зв’язування.

Ковалентне зв’язування – утворення ковалентних зв’язків між носієм і поверхнею мікробної клітини, яке відбувається в результаті активації функціональних груп носія.

МАЛ.

Поперечне зв’язування – утворення сітки, носія як такого не має (реагенти – альдегіди і аміни, мертві і напівзруйновані клітини), одностадійний процес. В залежності від ступеня полімеризації – сітка більш і менш щільна.

Наприклад, сепароза (сапаром гель) – оксиметанкрилат (дріжджі, спиртова промисловість, пивоваріння). Носії є синтетичними і біологічно інертними; на поверхні оксиду метану – Acetobacter (при трансформації спирту в оцтовій кислоті); силохром – поперечні зшивки для окислення метану (утилізація, переробка), є одно стадійними процесами, використовують метанокислюючі бактерії.

Переваги: не вимагають абсолютної асептики, не біосинтетичні процеси – в основному використовують зруйновані і напівзруйновані клітини.

Включення в гелі. Гелі є напівпроникними структурами.

МАЛ.

Матеріал – природні полімери (агар, желатин, пектин, колаген і т. д.) і синтетичні речовини (поліакриламід ний гель ПААГ, полівініловий спирт, фото чутливі полімери). Кінцева форма – тонкі полімерні волокна, гранули, кубики, пластини.

Принцип метода: в реактор поміщають мономери (речовини які при ініціації переходять в певну структуру) + суспензію клітин + хімічні речовини, які сприяють полімеризації (або інші види впливу – опромінення, температура з наступним охолодженням). В подальшому гель ріжуть на частки або використовують крапельний метод, також можливе виливання теплого гелю з суспензією на якусь горизонтальну поверхню, а в подальшому зняття пластини (з неї витягують волокна або продавлюють).

Використовують для виробництва етанолу (Sacharomyces cerevisia), глютамінової кислоти (Corynebacterium), пеніцилін на синтетичних носіях (Pen. rizogen).

Пластини використовують в напівперіодичних процесах (реактор – колонна з перфорованими поличками на які вкладають пластини, середовище протікає через них і таким чином відбувається синтез) – виробництво оцтової кислоти.

Мікрокапсулювання – це утворення за допомогою полімерів капсул навколо клітини або навколо декількох клітин. Капсула запобігає взаємодії з інгібіторами (у виробництві сиру), при здійсненні декількох перетворень або в складних системах (отримання кефіру) капсула селективно затримує непотрібні поживні компоненти, а пропускає необхідні для життєдіяльності.

Основні методи: хімічні (схожі на закріплення в гелі – матеріали у вигляді мономерів + суспензія клітин + речовини, що стимулюють утворення капсули на поверхні твердої фази, в даному випадку клітини); фізико – хімічні (упарювання легко летючого розчинника і речовини, яка стимулює утворення капсули – в результаті утворюється пори з необхідним діаметром; інколи окрім мономера і суспензії вносять пороутворюючі речовини, після упарювання вони вимиваються і утворюються пори заданого діаметру), метод напилення (в змішувач вносять суспензію клітин + розчин мономеру в летючому розчині – знизу відбувається інтенсивна подача повітря через перфороване дно).