Ausarbeitung und Etablierung von Methoden zur Analyse und Kultivierung von tierischen Zellen

verfasst von

Katharina Vera Meyer

betreut von

Thomas Scheper

Abstract

Tierzellkulturen spielen eine entscheidende Rolle in der biopharmazeutischen Forschung und Industrie. Ihr Einsatz ermöglicht nicht nur die Herstellung lebenswichtiger Medikamente, son-dern trägt auch grundlegend dazu bei, ein besseres Verständnis für Krankheiten und physio-logische Prozesse zu gewinnen und innovative Therapien zu entwickeln. Der Analyse der kultivierten Zellen kommt dabei eine entscheidende Bedeutung zu. Um den steigenden Bedarf an Biopharmazeutika zu decken, liegt der Fokus bei produzierenden Suspensionszellen auf der Analyse und Optimierung ihrer Produktivität. Dafür wurde im ersten Teil dieser Arbeit eine Methode zur zeiteffektiveren und potenziell kostengünstigeren Überwachung der Produktivität antikörperproduzierender CHO-Zellen mittels Durchflusszytometrie etabliert. Mit dieser Methode konnte eine große Übereinstimmung mit der auf traditionelle Weise berechneten Produktivität der Zellen über den gesamten Kultivierungszeitraum gezeigt werden. Bei der Kultivierung adhärenter Zellen streben Forschende danach, die in vivo Bedingungen der Zellen immer besser nachzuahmen. Dafür sind individualisierte Kultivierungs¬systeme mit komplexen Geometrien und integrierten Sensoren nötig, für deren komplexe Herstellung der 3D-Druck spannende Möglichkeiten eröffnet. Allerdings muss vor einer Anwendung in der Zell-kultur zunächst die Biokompatibilität der verwendeten 3D-Druckmaterialien sichergestellt wer-den. Gleichzeitig ist für den Einsatz in der Zellkultur die Sterilisierbarkeit der verwendeten Systeme eine Grundvoraussetzung. Daher wurde im zweiten Teil dieser Arbeit die Bio-kompatibilität eines neuen hitzebeständigen Materials untersucht. Es konnte kein negativer Einfluss durch das heißdampfsterilisierte Material auf das Wachstum von Hefezellen und Mausfibroblasten festgestellt werden, allerdings zeigte sich ein negativer Einfluss auf Suspensions¬kulturen humaner embryonaler Nierenzellen. Die Studie zeigt somit ein großes Potenzial des Materials für das Rapid Prototyping von einfach zu sterilisierenden Zellkultur-systemen und belegt gleichzeitig die Notwendigkeit, eine Biokompatibilitätstestung immer genau auf die geplante Verwendung des Materials abzustimmen. Im dritten Teil dieser Arbeit wurde der 3D-Druck genutzt, um ein mikrofluidisches Perfusions-system, dass die Integration, Kultivierung und Überwachung von Hydrogel-basierten 3D-Zell-kulturen ermöglicht, zu entwickeln. Die Nutzung von Hydrogelen, die die extrazelluläre Matrix möglichst realistisch imitieren können, ist ein wichtiger Schritt hin zu in vitro Zellkulturmodellen, die Physiologie und pathologische Prozesse im Körper möglichst realistisch nachbilden kön¬nen. Das entwickelte Perfusionssystem ermöglicht die einfache Analyse der im Hydrogel kultivierten Zellen in einer definierten Mikroumgebung.

Organisationseinheit(en)

Institut für Technische Chemie

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

104

Publikationsdatum

12.02.2025

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Ziele für nachhaltige Entwicklung

SDG 3 – Gute Gesundheit und Wohlergehen

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/18491 (Zugang: Offen)