17.05.2022

Biomaterialien präzise und zellschonend analysieren und transferieren

Aktin gefärbter 3T3 Fibroblastensphäroid für den LIFT-Transfer, kultiviert in lasergefertigten Mikronäpfchen.
Quelle: Fraunhofer ILT, Aachen, Germany.
17.05.2022

Die Herstellung von Zellkulturen erfordert viele verschiedene Arbeitsschritte, in denen die Zellen gezüchtet und untersucht werden. Die Zellkultivierung ist durch die manuelle Arbeit in konventionellen Verfahren sehr zeitintensiv und fehleranfällig. Im Verbundprojekt "Liftoscope" entwickelt das Fraunhofer ILT gemeinsam mit dem Fraunhofer IPT ein schonendes, automatisiertes Verfahren, um Zellen zu analysieren und isolieren.

Spezieller Algorithmus ermittelt Zellmorphologie der erkannten Zellen

Dafür wird zunächst die Zellkulturplatte von einem High-Speed-Mikroskop gescannt. Anhand der Bilddaten kann die Zellmorphologie der erkannten Zellen mit einem speziell entwickelten Algorithmus ermittelt werden. Damit im Anschluss nur das geeignete Zellmaterial isoliert wird, greifen die Forschenden auf die Technologie des laserinduzierten Vorwärtstransfers, kurz LIFT, zurück: Die Zellkulturen befinden sich auf der Zellkulturplatte in einem speziellen Hydrogel. Ein Laser fokussiert sehr lokal unter den ausgewählten Zellen in das Gel und erzeugt eine genau abgestimmte Menge an Wärmeenergie. Durch den kurzen Impuls dehnt sich das Gel aus und überträgt die Zellen auf einen darüber liegenden Zellkulturträger, auf dem sie dann weiter kultiviert werden.

Das vollautomatisierte Analyse- und Isolationsverfahren lässt sich einfach in jede Laborumgebung integrieren. Durch das modulare Design ist es vielseitig verwendbar und kann in existierende Mikroskope eingesetzt werden. Als Zellträger eignet sich bspw. eine handelsübliche Mikrotiterplatte. Das Verfahren wird dadurch nicht nur zeitsparend, sondern auch kostengünstig.

Vorstellung des Projektes auf der analytica in München

Eine weitere Herausforderung besteht im Transfer von adhärent wachsenden Zellen: "Hier suchen wir noch das geeignete Hydrogel, um die Überlebensrate der Zellen zu verbessern", sagt Richard Lensing, Wissenschaftler am Fraunhofer ILT, Gruppe Biofabrikation. Um das Verfahren noch effizienter zu gestalten, arbeiten die Forschenden des Fraunhofer IPT und ILT außerdem an einem schnelleren und differenzierten Algorithmus, der anhand von verschiedenen Merkmalen Zellen klassifizieren und selektieren kann. Die Forschungsergebnisse präsentieren die Expertinnen und Experten des Fraunhofer ILT vom 21. bis 24. Juni auf der analytica in München.

 

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