Schonendes Verfahren zur Separierung von biologischen Bausteinen
Radiowellen halten Zellen in der Schwebe

Biotechniker benötigen Werkzeuge, um einzelne Zellen bearbeiten und manipulieren zu können. Berliner Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem die Bausteine sehr schonend separiert werden können.

HB DÜSSELDORF. Biotechniker arbeiten im Mikrokosmos. Sie untersuchen und manipulieren einzelne Zellen, testen diese auf Reaktionen und versuchen sie zum Wachstum anzuregen. Um die kleinsten Teilchen separieren zu können, benötigen die Forscher Werkzeuge, mit denen sie die Zellen aus einem Verband heraustrennen und manipulieren können. Eine Berliner Wissenschaftlergruppe an der Humboldt-Universität hat ein Verfahren entwickelt, mit dem die einzelnen Zellen sortiert, charakterisiert und behandelt werden können, ohne diese selbst zu beeinflussen. Es handelt sich um ein universelles Werkzeug für viele Anwendungen in Biologie, Biotechnologie, Medizin und Pharmakologie, das neben dem Vermessen von Zellen auch das Beladen mit Wirkstoffen, sowie das Waschen und Ablegen in Kulturgefäßen erlaubt.

Es werden zwar inzwischen verschiedene Techniken angeboten, mit denen Zellen berührungslos separiert werden können - so mit Hilfe von optischen Pinzetten, magnetischen Feldern oder durch Ultraschall. Das Besondere an dem Verfahren der Berliner besteht darin, dass es sehr schonend ist. "Diese kleinsten biologischen Bausteine des Körpers sind sehr empfindlich", erläutert Prof. Günter Fuhr, Leiter des Fraunhofer für Biomedizinische Technik-Institut (IBMT) in St. Ingbert, der die Technik zusammen mit der Berliner Arbeitsgruppe entwickelt hat.

Die Zellen sind mit tausenden von Oberflächensensoren ausgestattet, die jeden mechanischen Reiz - beispielsweise durch Kontakt mit einer Pinzette oder Objektträger - registrieren und entsprechende Signale aussenden. Ein solches Signal kann, je nach Situation, die Zellteilung beeinflussen, eine Immunreaktion der Zelle auslösen, eine Reorganisation der inneren Zellbausteine hervorrufen, aber auch zu Verletzungen der Zellmembran und zum Zelltod führen.

Zellflüssigkeit fließt durch Mikrokanäle

In ihren Versuchen haben die Berliner Forscher herausgefunden, dass die Zellen gegenüber hochfrequenten, elektromagnetischen Feldern im Radiowellenbereich relativ unempfindlich sind. "Da lag es nahe, ein Mikrosystem zu entwickelt, in dem die Zellen mit Hilfe dieser Radiowellen manipuliert werden können", sagt Prof. Fuhr, der für die Entwicklung dieser Technik in diesem Jahr den Philip Morris Forschungspreis erhält.

Gemeinsam mit der auf die Entwicklung biotechnischer Systeme spezialisierten Hamburger Evotec OAI AG und der Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme GeSim-mbH in Großerkmannsdorf haben die Berliner eine Art Chip-Labor entwickelt, das auf nur 200 Mikrometer dünnem Glas untergebracht ist. Die Zell-Lösung wird durch haarfeine Mikrokanäle in dem Glas geleitet - wie Flüssigkeiten durch ein Rohrleitungssystem.

In den Mikrokanälen sind miniaturisierte Elektrodensysteme integriert, mit denen die Radiowellen erzeugt werden. "Mit Hilfe der elektromagnetischen Felder gelingt es, die Zellen sanft zu umfassen, sie mikrometergenau festzuhalten und langsam rotieren zu lassen, ohne dass diese reagieren oder sich verändern", erklärt der Forscher das Prinzip. Die schwebenden Zellen können so berührungslos sortiert und mit Mikroskopen oder Lasersystemen vermessen werden.

Zellen im Käfig gefangen

Durch unterschiedliches Schalten der Elektroden in dem Mikrosystem können verschiedene Funktionen erzeugt werden: So können beispielsweise Käfige gebildet werden, in denen Zellen eingefangen werden. Es können Weichen erzeugt werden, um die Zellen zu sortieren, und es können Mikrotrichter geformt werden, um die Zellen wie an einer Perlenschnur aufzureihen. Außerdem können Filter erzeugt werden zum Aufreinigen der Zellen.

Die Evotec OAI AG hat das System - für das 20 unterschiedliche Patente angemeldet sind - unter den Namen "Cytoman" und "Cytocon" schützen lassen und die Technik inzwischen auf den Markt gebracht. Kunden für das neue Produkt sind bislang vorwiegend Forschungsinstitute.

Serviceangebote
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%