26. Februar 2020

Zellveränderungen schneller erkennen

In einem Forschungsprojekt der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ), des Fraunhofer-Anwendungszentrum für Oberflächentechnologien und Optische Messtechnik (AZOM) und des Forschungsinstituts für Leder und Kunststoffbahnen (FILK) untersuchen Wissenschaftler, wie Veränderungen in Zellkulturen von Knorpel- und Weichgewebe detektiert werden können.

Ein Ziel des Forschungsprojektes umfasst die Überwachung von Zellen sowie die Früherkennung von Veränderungen und Zellschäden. Dies ist wichtig, wenn die Verträglichkeit neuer Medikamente oder Kosmetika untersucht werden soll. In konventionellen Test erfolgt die Detektion der Zellgesundheit mit Hilfe biochemischer Verfahren, die z. B. die Stoffwechselaktivität der Zellen bestimmen. Das Ergebnis der Wirkung liegt häufig erst nach mehreren Tagen vor. Übergangszustände und Informationen, wann genau erste Schäden auftreten, werden bisher nicht erfasst. Dadurch kann die Wirkung nur anhand des Endergebnisses beurteilt werden. Wenn z. B. ein Medikament zu einem früheren Zeitpunkt in den Zellen eine besondere Reaktion hervorruft, ist das am Ende des Versuchs nicht mehr erkennbar.

Neues optisches Messverfahren entwickelt
Hier setzt das Forschungsprojekt an. Zur Untersuchung der Vitalität von Zellen, insbesondere bei Knorpel- und Weichgewebe, entwickelten das Leupold-Institut für Angewandte Naturwissenschaften der WHZ und das Fraunhofer AZOM ein neues optisches Messverfahren, das eine Online-Messung der Zellen ermöglicht. Die Basis dafür bildet ein »Weißlichtlaser«, auch Superkontinuumsquelle genannt. Durch intensive, ultrakurze Pulse ermöglicht er eine zerstörungsfreie Analyse von Zellkulturen. Für die Versuche werden primäre, aus Gewebe isolierte Zellen eingesetzt. Diese werden im biologischen Labor des FILK kultiviert, in unterschiedliche Zustände, beispielsweise durch die Zugabe von Toxinen, versetzt, ausgewertet und deren stoffliche Veränderung sowie Größe und Anzahl der Zellen optisch automatisiert erfasst. Mithilfe neuer Methoden der Datenanalyse werden die Zellzustände nun mit hoher Empfindlichkeit erhoben. Die Technik ermöglicht eine Analyse dicker, tiefergelegener Zellschichten, was für Untersuchungen an dreidimensionalen Zellkulturen und Geweben bedeutsam ist.

Erfahren Sie mehr zu den Hintergründen der Zelluntersuchung und den Forschungspartner in den Mitteilungen des Fraunhofer IWS.


Foto ©Fraunhofer IWS Dresden: Mikroskopaufnahme gesunder Knorpelzellen.

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