Другой способ использования культур для получения вторичных метаболитов - иммобилизация клеток. Сущность его состоит в заключении живых клеток в носитель (например, гель), через который затем пропускают питательную среду. При этом клетки прекращают рост, но достаточно долго остаются живыми и могут продуцировать необходимые вещества.
Первая удачная попытка зафиксировать целые клетки была осуществлена в 1966 г. Мосбахом. Он зафиксировал клетки лишайника Umbilicaria pustulata в полиакриламидном геле. После этого клетки были иммобилизованы на разных субстратах. В основном это были клетки микроорганизмов.
Методы иммобилизации клеток делят на 4 категории:
- Иммобилизация клеток или субклеточных органелл в инертном субстрате. Например, клетки Catharanthus roseus, Digitalis lanata в альгинатных, агарозных шариках, в желатине и т.д. Метод предполагает обволакивание клеток одной из различных цементирующих сред – альгинат, агар, коллаген, полиакриламид.
- Адсорбция клеток на инертном субстрате. Клетки прилипают к заряженным шарикам из альгината, полистирола, полиакриламида. Метод применялся в экспериментах с животными клетками, а также клетками Saccharomyces uvarum, S. cerevisiae, Candida tropicalis, E. coli.
- Адсорбция клеток на инертном субстрате с помощью биологических макромолекул (таких, как лектин). Применяется редко, есть сведения об экспериментах с различными линиями клеток человека, эритроцитами крови барана, адсорбированными на покрытой белком агарозе.
- Ковалентное связывание с другим инертным носителем типа КМЦ. Очень редко применяется, известна удачная иммобилизация для Micrococcus luteus. В основном проводились эксперименты по иммобилизации клеток животных и микроорганизмов.
В последнее время интерес к иммобилизации клеток растений значительно возрос, это связано с тем, что иммобилизованные клетки имеют определенные преимущества перед каллусными и суспензионными культурами при использовании их для получения вторичных метаболитов.
Однако при иммобилизации возникает ряд проблем:
- невозможно продлевать существование клеток достаточно долго (они быстро погибают при накоплении метаболитов);
- процесс может изменять основные физиолого-биохимические характеристики клеточной популяции;
- выход метаболитов из клеток снижен из-за наличия концентрационного градиента от плазмалеммы к жидкой среде;
- в случае накопления метаболитов внутри клеток проблематично их экстрагирование.