近年来，天然多糖作为载体材料常用于细胞、蛋白质、微生物等活性物质的包埋，其中凝胶包埋法具有效率高、操作简便等优点，是目前最常用的方法。海藻酸是最常用的凝胶包埋天然多糖载体，而来源于高等植物细胞壁的杂多糖果胶，与海藻酸具有诸多相似之处。
　　果胶的成凝胶性是其最主要的功能特性，也是其在食品、医药、组织工程等领域的应用基础。与海藻酸凝胶相比，果胶与低价态金属离子所形成的凝胶具有更高的结构稳定性与强度，因此是极具开发前景的多糖材料。作为一种天然来源的多糖材料，果胶具有分子及结构的异质性，而果胶的成凝胶性又与其理化性质密切相关，其成凝胶性及凝胶性能的影响作用规律尚未完全明晰，因此研究果胶凝胶化作用及其性能的影响规律，对果胶在固定化细胞及其他生物医学领域的应用具有科学价值和意义。
　　1)本文首先开展了果胶的成凝胶性及其固定化细胞的应用可行性研究。采用密度泛函理论计算及等温滴定量热等方法研究了果胶与钙离子的结合方式、键合能及反应热力学参数，结果表明果胶可以与钙离子形成稳定的凝胶结构，随着果胶酯化度的降低，果胶与钙离子键合能增大，最高可达到2425 kJ/mol。热力学研究结果显示，与海藻酸相比，果胶与钙离子具有较多的结合位点和更强的结合力。选用最常用的两种商品化果胶为原料，考察了其成凝胶能力，并探索了果胶钙凝胶微球作为固定化载体用于肝肿瘤细胞系C3A培养的可行性，细胞增殖及活性实验发现，培养2周后，细胞增殖率大于5倍，表明不同来源的果胶均可作为固定化细胞载体材料。
　　2)系统开展了果胶的成凝胶性及果胶钙凝胶性能的影响规律研究。采用单因素考察与Plackett-Burman设计法，确定了酯化度与果胶浓度是影响果胶钙凝胶性能的显著因素。通过Box-Behnken设计与响应面法研究了各因素及其交互作用对果胶成凝胶性及果胶钙凝胶性能影响规律，建立了具有显著性的、预测性好的数学预测模型，优化了果胶钙凝胶的制备工艺。
　　3)建立了果胶的纯化工艺。针对目前尚未有适用于固定化细胞载体应用的纯化级果胶原料的现状，开展了果胶纯化工艺研究。选用微膜过滤法去除果胶中的大部分固体杂质，杂质去除率达到56.3％;建立了去除水溶性杂质的凝胶清洗工艺，杂质去除率提高至85.1％;进一步通过吸附法去除残留的极性杂质，最终建立了包含有过滤、凝胶清洗、吸附、沉淀、干燥的组合纯化工艺，杂质去除率大于99％，产品收率达到42.83％±1.53％。
　　4)开展了纯化果胶的性能及应用研究。通过纯化前后果胶原料的比较研究发现，纯化后的果胶在低浓度(＜3％，w/v)条件下即可形成形态及粒径分布良好的微球，具有更好的成凝胶性，所成凝胶具有更佳的凝胶结构及强度。在制备条件优化及材料纯化的基础上，制备了固定化肝肿瘤细胞系C3A微球载体，结果显示细胞在纯化果胶钙凝胶微球中细胞活性显著性提高，长时间培养细胞可持续增殖。
　　5)开展了果胶钙凝胶微球担载细胞机理的初步研究。采用电子探针微区分析及红外成像技术，研究了载细胞果胶钙形成及培养过程中的元素分布及分子间相互作用。结果发现，微球内部钙离子结合位点较少，且包埋过程中细胞的存在影响了果胶与钙离子的结合，利于形成外密内疏的孔隙结构，为细胞增殖提供了空间。果胶钙凝胶与细胞分子间具有二聚体氢键作用力，有利于细胞的黏附，为细胞的增殖、迁移提供了必要条件。
　　本论文制备出了可用于细胞固定化的纯化果胶原料，初步阐明了果胶凝胶化机理，实现了果胶钙的可控化制备，为果胶在组织工程及生物学领域的应用提供了研究基础及实验依据。