{"id":2348,"date":"2020-03-09T11:19:12","date_gmt":"2020-03-09T10:19:12","guid":{"rendered":"https:\/\/cobomation.de\/?p=2348"},"modified":"2021-10-08T19:58:53","modified_gmt":"2021-10-08T17:58:53","slug":"wie-die-mikrofluidik-die-zellkultivierung-revolutioniert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cetoni.com\/de\/wie-die-mikrofluidik-die-zellkultivierung-revolutioniert\/","title":{"rendered":"Wie die Mikrofluidik die Zellkultivierung revolutioniert"},"content":{"rendered":"[vc_row type=“in_container“ full_screen_row_position=“middle“ column_margin=“default“ column_direction=“default“ column_direction_tablet=“default“ column_direction_phone=“default“ scene_position=“center“ text_color=“dark“ text_align=“left“ row_border_radius=“none“ row_border_radius_applies=“bg“ overlay_strength=“0.3″ gradient_direction=“left_to_right“ shape_divider_position=“bottom“ bg_image_animation=“none“][vc_column column_padding=“no-extra-padding“ column_padding_tablet=“inherit“ column_padding_phone=“inherit“ column_padding_position=“all“ background_color_opacity=“1″ background_hover_color_opacity=“1″ column_shadow=“none“ column_border_radius=“none“ column_link_target=“_self“ gradient_direction=“left_to_right“ overlay_strength=“0.3″ width=“1\/1″ tablet_width_inherit=“default“ tablet_text_alignment=“default“ phone_text_alignment=“default“ column_border_width=“none“ column_border_style=“solid“ bg_image_animation=“none“][vc_column_text]Medizin muss heute innovationsgetriebener und personalisierter sein als je zuvor. Deshalb spielt Mikrofluidik bei der Erforschung neuer therapeutischer Ans\u00e4tze eine entscheidende Rolle. CETONI hat eine klare Mission: Mit innovativen L\u00f6sungen bef\u00e4higen wir unsere Kunden, nicht nur Teil der Entwicklung zu sein, sondern sogar den Takt vorzugeben.<\/p>\n

Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen Methoden steht bei der individualisierten Medizin weniger die Krankheit, als vielmehr der Mensch im Mittelpunkt. Das vorrangige Ziel sind patientenorientierte Interventionen ohne Zeitverlust und Nebenwirkungen. Durch die Etablierung von In-vitro-Assays, die ein erster Schritt hin zu belastbaren Wirkungspr\u00fcfungen darstellen, ist nun der Weg bereitet, um personalisierte Therapien zielgerichtet weiterzuentwickeln und auf Hochdurchsatz hin zu optimieren<\/p>\n

Herk\u00f6mmliche Verfahren sto\u00dfen an ihre Grenzen<\/h3>\n

Zellkultivierungen werden \u00fcblicherweise in standartisierten Zellkulturflaschen in einer geregelten CO2-Umgebung durchgef\u00fchrt. Dabei sorgt die geschlossene Inkubationseinheit f\u00fcr eine konstante Temperatur, hohe Luftfeuchtigkeit und Sterilit\u00e4t. Ein Problem stellt aber die r\u00e4umliche Trennung der Zellkultur- und Auswerteeinheit dar, aufgrund derer keine ganzheitliche Aussage zum zellphysiologischen Prozess in Echtzeit getroffen werden kann. Mikrofluidische Systeme hingegen eignen sich hervorragend zur gleichzeitigen Analyse verschiedener Testsubstanzen. Daher r\u00fcckte die Entwicklung einer automatisierten Zellkultur zur Reduktion von Kosten und zeitintensiven Arbeiten sowie zur Echtzeitbeobachtung von Zellen, gerade in Hinblick auf die Entwicklung personalisierter Therapien, in den Mittelpunkt des Interesses.<\/p>\n

Die Miniaturisierung eines Laborablaufes von standardisierten In-vitro-Assays im Well-Format auf einen Lab-on-a-Chip System (LoC) ist nach einer kurzen Implementierungsphase \u00e4u\u00dferst zeit- und kostensparend. Durch die reduzierten Analysefl\u00e4chen im Chip ist ein geringerer Probeneinsatz notwendig. Diese neue technologische M\u00f6glichkeit liefert insbesondere hinsichtlich der Zellkultivierung neue Perspektiven. Dabei k\u00f6nnen solche Systeme nicht nur den Zelleinsaatprozess automatisiert realisieren und die Versorgung des Zellkulturmediums mit N\u00e4hrstoffen sicherstellen, sondern auch die toxische Stimulation der Zellen in Echtzeit gew\u00e4hrleisten. Durch die Verwendung kleinster Zellkulturfl\u00e4chen wird nur eine geringe Anzahl an Zellen ben\u00f6tigt, die bei kontrollierter Zellversorgung (automatisiertes Pump-, Versorgungssystem und Heizeinheit) in Echtzeit (Real-Time) untersucht werden k\u00f6nnen. Das Pumpsystem erlaubt zudem eine automatisierte Kultivierung.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row type=“in_container“ full_screen_row_position=“middle“ column_margin=“default“ equal_height=“yes“ column_direction=“default“ column_direction_tablet=“default“ column_direction_phone=“default“ scene_position=“center“ text_color=“dark“ text_align=“left“ row_border_radius=“none“ row_border_radius_applies=“bg“ overlay_strength=“0.3″ gradient_direction=“left_to_right“ shape_divider_position=“bottom“ bg_image_animation=“none“ shape_type=““][vc_column column_padding=“no-extra-padding“ column_padding_tablet=“inherit“ column_padding_phone=“inherit“ column_padding_position=“all“ background_color_opacity=“1″ background_hover_color_opacity=“1″ column_shadow=“none“ column_border_radius=“none“ column_link_target=“_self“ gradient_direction=“left_to_right“ overlay_strength=“0.3″ width=“1\/2″ tablet_width_inherit=“default“ tablet_text_alignment=“default“ phone_text_alignment=“default“ column_border_width=“none“ column_border_style=“solid“ bg_image_animation=“none“][vc_column_text]Die Standardkultivierung erfordert \u00fcblicherweise ca. 2-4 \u03bcl Zellkulturmedium pro 100-1000 Zellen\/mm2<\/sup>, wohingegen bei mikrofluidischen Zellkulturen (abh\u00e4ngig vom Design des Systems) ca. nur 60nl Zellkulturmedium pro 200 Zellen\/mm2<\/sup>\u00a0ben\u00f6tigt werden\u00a0[1]<\/sup>. Besonders bei anspruchsvollen Kulturen mit teuren Kulturmedien bedeutet dies ein enormes Einsparpotenzial.[\/vc_column_text][\/vc_column][vc_column column_padding=“no-extra-padding“ column_padding_tablet=“inherit“ column_padding_phone=“inherit“ column_padding_position=“all“ background_color_opacity=“1″ background_hover_color_opacity=“1″ column_shadow=“none“ column_border_radius=“none“ column_link_target=“_self“ gradient_direction=“left_to_right“ overlay_strength=“0.3″ width=“1\/2″ tablet_width_inherit=“default“ tablet_text_alignment=“default“ phone_text_alignment=“default“ column_border_width=“none“ column_border_style=“solid“ bg_image_animation=“none“][image_with_animation image_url=“2350″ animation=“None“ hover_animation=“none“ alignment=““ border_radius=“none“ box_shadow=“none“ image_loading=“default“ max_width=“100%“ max_width_mobile=“default“][vc_column_text css=“.vc_custom_1613039279298{padding-top: 15px !important;padding-right: 10px !important;padding-bottom: 10px !important;padding-left: 10px !important;}“]\n

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Fluoreszenzf\u00e4rbung von HeLa-Zellen. Blau: Kerne (DAPI), Rot: Mitochondrien (Mitotracker), Gr\u00fcn: Aktin (Phalloidin)<\/p>\n

Quelle:<\/strong> Astrid Pflieger (Ernst-Abbe-Hochschule Jena \/ Institut f\u00fcr Mikrosystem- und Pr\u00e4zisionsfertigungstechnik)<\/p>\n<\/div>\n[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row type=“in_container“ full_screen_row_position=“middle“ column_margin=“default“ column_direction=“default“ column_direction_tablet=“default“ column_direction_phone=“default“ scene_position=“center“ text_color=“dark“ text_align=“left“ row_border_radius=“none“ row_border_radius_applies=“bg“ overlay_strength=“0.3″ gradient_direction=“left_to_right“ shape_divider_position=“bottom“ bg_image_animation=“none“][vc_column column_padding=“no-extra-padding“ column_padding_tablet=“inherit“ column_padding_phone=“inherit“ column_padding_position=“all“ background_color_opacity=“1″ background_hover_color_opacity=“1″ column_shadow=“none“ column_border_radius=“none“ column_link_target=“_self“ gradient_direction=“left_to_right“ overlay_strength=“0.3″ width=“1\/1″ tablet_width_inherit=“default“ tablet_text_alignment=“default“ phone_text_alignment=“default“ column_border_width=“none“ column_border_style=“solid“ bg_image_animation=“none“][vc_column_text]\n

Das Potenzial der Skalierung mikrofluidischer Zellkultivierung ist enorm<\/h3>\n

Aufgrund der Parallelisierung der mikrofluidischen Kanalstrukturen ist ein Hochdurchsatz-Screening gr\u00f6\u00dferer Probenmengen bei gleichzeitiger Durchf\u00fchrung mehrerer unabh\u00e4ngiger Assays in Echtzeit m\u00f6glich.<\/p>\n

In den vergangenen Jahren wurde mit der Implementierung herk\u00f6mmlicher in vitro Tests in LoC-Systeme die \u00c4ra der Biomikrosystemtechnik revolutioniert und grundlegend nachhaltig ver\u00e4ndert. Dabei umfasst das Repertoire der etablierten Testsysteme simple mikrofluidische Zellmodelle zum Aufbau verschiedener Zellstrukturen (2D, 3D, Sph\u00e4roide), bis hin zu zellularen Perfusionsmodellen zur Mimikry biologischer Strukturen und letztendlich Testung verschiedener Substanzen am patientennahen Zellmodell. Durch die Etablierung einer anspruchsvollen Kultur zum Aufbau realistischer Gewebefunktionen zur in vitro Testung z.B. von Medikamenten k\u00f6nnen ganz einfach patientennahe Wirksamkeitstest durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n

\"\"Die Zukunft der individualisierten Medizin, Pharmakologie oder Toxikologie<\/h3>\n

Ein LoC bildet folglich eine wertvolle Basis f\u00fcr die Entwicklung patientenbezogener Therapien f\u00fcr die individualisierte Medizin, Pharmakologie oder Toxikologie. Die Kombination von zweidimensionalen Zellkulturen und LoC-Systemen sto\u00dfen somit auch in der pharmazeutischen Industrie und medizinischen Forschung auf ein rasant wachsendes Interesse.<\/p>\n

Dreh- und Angelpunkt zur Realisierung erfolgreicher Lab-on-a-Chip-Verfahren sind hochpr\u00e4zise und pulsationsfreie Dosiersysteme, um u.a. die exakte Dosierung pharmakologischer Substanzen zur Wirksamkeits\u00fcberpr\u00fcfung zu gew\u00e4hrleisten und gleichzeitig Scherstress f\u00fcr die Zellen so gering wie m\u00f6glich zu halten. Die \u00e4u\u00dferst kompakten Dosiersysteme von CETONI wurden speziell f\u00fcr diese Anforderungen entwickelt und erm\u00f6glichen dank des zukunftsweisenden Zusammenspiels von Hochpr\u00e4zisionspumpen, Conti-Flow-Ventilen und intelligenter Software die Realisierung pr\u00e4zisester \u2013 kontinuierlicher \u2013 Fluidstr\u00f6me. Selbst die Anbindung unterschiedlichster Detektions- und Analysesysteme kann problemlos erm\u00f6glicht werden.<\/p>\n[1] S. Halldorsen, E. Lucumi, R. Gomez-Sjoberg and R. M. Fleming. Advantages and challenges of microfluidic cell culture in polydimethylsiloxane devices, Biosens Bioelectron<\/em>, vol. 63, pp. 218-31, 2015.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row]\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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