Immobilisoinnin

Immobilisoinnin kohteita ovat biomolekyylit, kuten entsyymit ja solut, sekä muut bioaktiiviset aineet. Immobilisointi pidetään liikkumattomina kiinnittämällä ne kiinteälle tukimateriaalille, kapseloimalla ne tai muuten estämällä niiden vapaa liike. Immobilisoinnin tavoitteena on parantaa käytettävyyttä, kestävyyttä ja erottelua sekä mahdollistaa toistuva käyttö ja jatkuvat prosessit. Tämän ansiosta biomolekyylien stabiilisuus usein kasvaa ja tuotantoprosessit voivat olla taloudellisesti tehokkaampia.

Menetelmät voidaan jakaa useisiin pääkategorioihin: adsorptio tukimateriaalille, kovalenttinen sitominen, entrapment sekä kapselointi ja mikrokapselointi. Adsorptiossa biomolekyyli sitoutuu pintasidoksin tukimateriaalin pintaan. Kovalenttisessa sitomisessa biomolekyyli kiinnittyy tukimateriaalin toimiviin ryhmiin, mikä usein lisää kiinnittymää, mutta voi heikentää aktiivisuutta. Entrapmentissa biomolekyyli on geoen tai polymeeriverkon sisällä; kapselointi tarkoittaa biomolekyylin pitämistä kapselin sisällä, usein semi- tai täysin läpäisevän kalvon avulla. Mikrokapselointi on pienikokoisten kapselien käyttö, jolla voidaan säätää massansiirtoa ja kestoa.

Sovellukset kattavat teollisen biokäytön, kuten pakatuissa bioreaktoreissa käytettävät entsyymit, biosensorit sekä elintarvike- ja lääkeaineteollisuuden prosessit. Solujen immobilisointi mahdollistaa jatkuvat tuotantoprosessit ja on keskeinen osa fermentaatiota sekä kudoskaltaisten järjestelmien mallintamista. Materiaalivalinnoilla, kuten alginaatit, polymeerit, silika ja aktivoidut karboksyylihapporyhmät, on vaikutus kiinnitys- sekä diffuusiokäytäntöihin.

Edut ovat parantunut vakaus, toistuva käyttö ja helpompi erotus sekä mahdollisuus jatkuvaan tuotantoon. Haasteita ovat massansiirtoesteet, mahdollinen aktiivisuuden lasku kiinnitysmenetelmän vuoksi sekä korkeammat kiinnitys- ja materiaalikustannukset. Immobiliisoinnin valinta riippuu sovelluksesta sekä halutuista tasoista massansiirtoa, lämpötilaa ja pH:ta.