Zellbiologische Analytik, Testung, Prüfung

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Mit langjähriger Erfahrung in der Zellkultur sind wir Ihr Partner für verschiedenste Fragestellungen im Tissue Engineering und der Entwicklung zellbasierter Assays für die Toxikologie. Methodisch hat sich unsere Kombination aus klassischen und modernen Verfahren bewährt. Wir charakterisieren Zellen und Präparate mit molekularbiologischen, histologischen und immunhistologischen Methoden als auch über lasergestützte Durchflusszytometrie. So bieten wir Ihnen standardisierte Analytik oder entwickeln neue Analytikmethoden entsprechend Ihren Anforderungen.

Die Prüfung der Verträglichkeit neuer Materialien ist hier ein Forschungsschwerpunkt. Ziel ist es, die Interaktion neuer oder funktionalisierter Materialien mit menschlichen Geweben ex vivo zu simulieren und so die Zytotoxizität bei der Herstellung und Verwendung als Medizinprodukte abzuschätzen. Die Prüfung der Biokompatibilität führen wir nach DIN EN ISO 10993-5 an Zelllinien oder unserem Hautmodell durch.

Akkreditierte Prüfverfahren

Prüfung der Biokompatibilität und Zytotoxizität

Die Prüfung der Biokompatibilität von Medizinprodukten führen wir nach DIN EN ISO 10993-5 an Zelllinien durch. Zusätzlich beurteilen wir die Biokompatibilität an unserem dreidimensionalen Hautmodell, ebenfalls nach DIN ISO 10993-5 (akkreditierte Hausmethode).

Studien zur Resorption

Ein weiteres zellbasiertes Modell am Fraunhofer IGB, das seit 2009 akkreditiert ist, ist das Caco2-Modell. Wir setzen es für Studien der Resorption an der intestinalen Barriere ein.

 

Zellbiologische Analytik

Durchflusszytometrie – FACS-Sortierung und Charakterisierung

In der Durchflusszytometrie können durch immer neue antikörpergekoppelte Fluoreszenzfarbstoffe verschiedenste Zellpopulationen detektiert und bei Bedarf für weitere Analysezwecke aussortiert werden. Anwendungsgebiete reichen von der Blutdiagnostik über die Zelltransfektion bis hin zur Identifizierung von Stamm- und Vorläuferzellpopulationen aus Gewebetypen.

Laser-Mikrodissektion

Eine automatisierte Mikrodissektion ermöglicht das Ausschneiden kleinster Flächen aus der Zellschicht, die auf einer Matrix immobilisiert wurde. So lassen sich selbst einzelne Zellkerne für die weitere molekularbiologische Analyse isolieren.

Raman-Spektroskopie

Wir entwickeln die Raman- Spektroskopie für die Anwendung auf biologischen Systemen, beispielsweise zur nicht-invasiven Sterilitätskontrolle und zur nicht-invasiven, markerfreien Charakterisierung von Zellen.

Wissenswertes

  • Was ist Laser-Mikrodissektion?

Eine automatisierte Mikrodissektion ermöglicht das Ausschneiden kleinster Flächen aus der Zellschicht, die auf einer Matrix immobilisiert wurde. Eine Mikrodissektionseinheit besteht aus einem Mikroskop kombiniert mit einem Laserstrahl. Mit der Mikrodissektion können kleinste Proben (1-1000 µm) – einzelne Zellen oder sogar Zellkerne – aus einem Gewebeschnitt für eine Analyse herausgetrennt werden. Tumorzellen beispielsweise lassen sich so aus dem umliegenden gesunden Gewebe herausschneiden und untersuchen.

Eine digitale Videokamera überträgt die Bilder einer Probe auf den Computer. Für die Mikrodissektion werden am Bildschirm markierte Elemente, z. B. bestimmte Zellkerne aus einem Gewebeanschnitt, oder auch einzelne lebende Zellen, mit einem softwaregesteuerten Laserstrahl vom umliegenden Gewebe getrennt. Anschließend transportiert sie ein einziger Laserpuls gegen die Schwerkraft in ein Auffanggefäß.

Weil der Laser in diesem Prozess nur etwa eine Nanosekunde lang auf das Dissektat einwirkt, kann sich dieses nicht erwärmen. Der 355 nm-Festkörperlaser hat eine Bearbeitungsgenauigkeit von deutlich unter 1 µm. So gelangen keine unerwünschten Probenelemente in das Gefäß. Das Verfahren ist also vollkommen berührungslos und kontaminationsfrei. Es gewährleistet außerdem die größtmögliche Materialschonung.

 

  • Durchflusszytometrie mit FACS (Fluorescence-activated cell sorting)

Der Einzug der Lasertechnologie hat die klassische Zellanalytik in den letzten zehn Jahren revolutioniert. Am Fraunhofer IGB charakterisieren wir die Zellen auch über die Durchflusszytometrie, bei der zur Anreicherung, Depletion oder Sortierung relevanter Zellpopulationen das Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) zum Einsatz kommt. Durch immer neue antikörpergekoppelte Fluoreszenzfarbstoffe können hierbei verschiedenste Zellpopulationen detektiert und bei Bedarf für weitere Analysezwecke aussortiert werden.

Referenzen

Kundenstimmen zur Prüfung der Biokompatibilität

»Mir war besonders wichtig, dass es einen 'persönlichen' Ansprechpartner gab, über den die gesamte Korrespondenz läuft und der mit dem Auftrag bzw. Ablauf vertraut ist. Die Reaktion auf meine Anfrage hin war prompt, die Abwicklung des Auftrages wurde in unerwartet kurzer Zeit und sehr zuverlässig durchgeführt. Solch ein Service ist erfreulich!«

ANKATIT-ANKA Guss GmbH

»Für die hervorragende Zusammenarbeit bedanken wir uns ganz herzlich. Sie haben das Projekt kompetent und zügig vorangetrieben und uns stets mit Ihrer Erfahrung zur Seite gestanden. Wir können Ihre Dienste jederzeit uneingeschränkt weiter empfehlen.«

Courage und Khazaka electronic GmbH

FACS-Bestimmung von Restleukozyten in Blutpräparaten

»Durch die Einführung der Leukozytendepletion in vielen europäischen Ländern konnte sowohl die pharmazeutische Qualität als auch die allgemeine Verträglichkeit von Blutkomponenten deutlich verbessert werden. Durch die Verwendung von so genannten Adhäsionsfiltern, wie sie unter anderem auch von MacoPharma hergestellt werden, gelingt es, die Anzahl der Leukozyten in den Präparaten um mehrere Logstufen zu reduzieren, was zur Folge hat, dass die Anzahl der Alloimmunreaktionen (falls eine Zeilentrennung erforderlich ist: Allo-immun-reaktionen) in der Transfusionsmedizin deutlich abgenommen hat. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass das Infektionsrisiko durch zellständige Viren wie beispielsweise CMV ebenfalls gesenkt werden konnte. Die Bestimmung des Restleukozytengehalts in den Blutkomponenten durch Durchflusszytometrie (FACS) stellt eine sichere und präzise Kontrolle dar und entspricht dem aktuellen Stand der Technik. Im Rahmen einer doppelten Testreihe beauftragte MacoPharma das unabhängige Fraunhofer-Institut in Stuttgart mit der Durchführung von FACS-Messungen. Die Testreihen konnten 2005 erfolgreich abgeschlossen werden.«

Dr. Jürgen Zimmermann, MacoPharma, Frankreich

Antikörper-Targets für die Tumortherapie mit FACS validieren

»Die Patrys GmbH, Tochter der australischen Patrys Ltd., entwickelt humane monoklonale Antikörper für die Krebstherapie, die durch eine proprietäre Pipeline identifiziert und isoliert werden konnten. Eine Mehrzahl dieser Antikörper binden an Targets, die bisher nicht mit Tumorgenese in Verbindung gebracht wurden oder als Targets für die Tumortherapie identifiziert worden sind.Die FACS Service Unit des Fraunhofer IGB als unabhängige Institution konnte unsere Daten bestätigen und führte die Bindungsstudien zeitnah und kompetent durch.«

Antonia Hildebrand, Project Manager, Patrys GmbH

Leistungen

Mikroskopie

  • Lichtmikroskopie
  • Phasenkontrastmikroskopie
  • Differenzieller Interphasenkontrast
  • Z-Stapel (3-D-Imaging), Zeitreihenaufnahmen
  • Fluoreszenzmikroskopie
  • Fluoreszenzmikroskopie mit konfokaler Auflösung (ApoTome)
  • Automatisierte Bildauswertung
  • Großflächige Aufnahmen durch MosaiX-Scanfunktion, z.B. von Zellverbänden und Geweben
  • Histologie, molekular- und zellbiologische sowie biochemische Analysen an Geweben und Medienüberständen zum Vergleich der Messdaten

Mikrodissektion

  • Automatisiertes Ausschneiden von Zellkernen oder Matrixfragmenten aus fixierten Gewebepräparaten zur molekularbiologischen Analyse (DNA-, RNA-, Protein-Expression)
  • Katapultieren von Einzelzellen und -kolonien zur weiteren Zellkultur (z. B. Einzelzellablage von transfizierten Zellen oder Aufreinigung von Primärzellkulturen)

Durchflusszytometrie

  • Bestimmung von Zelloberflächen- /intrazellulären Markern
  • Ein-/Mehrfarben-Analysen
  • Zellzyklus-Analysen
  • Proliferations-/Apoptose-/Vitalitätstest (auch für Biokompatibilitätstestungen)
  • Zellsortierung nach Scattereigenschaften oder Fluoreszenzintensitäten
  • GFP-Analyse zur Transfektionskontrolle oder Sortierung (zur Etablierung stabiler Klone)
  • Hoechst-Efflux für Side Population-Analysen
  • AK-Bindungsstudien
  • Bestimmung von Wachstumsfaktoren in Zellkulturüberständen mittels Cytometric Bead Array

Auf Anfrage etablieren wir gern weitere Methoden für Sie

  • Einzelzellablage
  • Messung von Aktivierungsantigenen
    (z.B. auf Thrombozyten für Biokompatibilitätstests)
  • Allergie-Diagnostik (Basophilen-Diagnostik)
  • Kinetische Messungen (Calcium-Flux)

Ausstattung

  • Mikrodissektionsgerät
  • Laser-Scanning-Technologie
  • Raman-Spektrometer
  • Real-Time PCR
  • Durchflusszytometer

 

Spezifikation Durchflusszytometer

FACSVantage SE/DIVA

  • TurboSort, MakroSort, AccuDrop, CloneCyte, AutoSort
  • Wassergekühlter Coherent Enterprise II Laser (Simultanbetrieb von 488 nm und UV)
  • Luftgekühlter SpectraPhysics HeNe-Laser (633 nm)
  • Digitale Elektronik und QuadraSort mit zugehöriger Software
  • Externes Wärme-/Kühlsystem für verbesserte Zellvitalität und Färbestabilität
  • Station zur Datenaufnahme und Auswertung PowerMacintosh G4
  • FACSDIVA Software 4.0

FACSCalibur

  • Luftgekühlte Laser (488 nm/roter Dioden-Laser) für Vier-Farben-Analyse
  • Station zur Datenaufnahme und Auswertung PowerMacintosh G4
  • CellQuest Pro Software 4.0.2