Kryo- & Stammzelltechnologie

Die Abteilung Kryo- & Stammzelltechnologie setzt sich aus vier Arbeitsgruppen zusammen – Pluripotenz & Regeneration, Biomedizinische Optik, Automatisierungsprozesse und Kryobiotechnologie –, deren gemeinsames Ziel die Standardisierung und Automatisierung von Zellkulturabläufen mit Hilfe mikrofluidischer/robotischer Ansätze/Plattformen darstellt, um somit die Effizienz und Reproduzierbarkeit der angewandten Protokolle zu erhöhen. Daher werden zum einen voll- und teilautomatisierte Zellkulturabläufe im Bereich der Kultivierung, Differenzierung, Kryokonservierung und Qualitätssicherung therapeutisch relevanter Zellsysteme entwickelt, um die permanente Verfügbarkeit von biologischem Material mit gleichbleibend hoher Qualität zu gewährleisten. Dazu müssen mikrofluidische Zellkulturtechnologien, robotische Plattformen sowie gemischte Bioreaktorsysteme an die spezifischen Bedürfnisse pluripotenter Stammzellen, wie z. B. humaner induzierter pluripotenter Stammzellen (hiPS) angepasst und existierende Protokolle adaptiert werden. Außerdem werden Biopolymere (z. B. Alginat) evaluiert und adaptiert, um für Stammzellen und daraus abgeleitete Zellen (z. B. Kardiomyozyten) physiologischere Bedingungen für die Expansion und Differenzierung zu gewährleisten. Zusätzlich werden innovative optische Methoden entwickelt und integriert, um das Zellverhalten auf Einzelzellebene zu untersuchen. Zum anderen werden die Vorteile der Automatisierung, Miniaturisierung und Parallelisierung genutzt, die sich durch den Einsatz von Mikrofluidik- und Robotersystemen ergeben, um schnelle, kosteneffiziente und präzise Screeningabläufe zu erreichen.

Diese neuen Systeme, z. B. basierend auf der Methode des »Hängenden Tropfens«, ermöglichen sowohl eine vollständige Kontrolle der Mikroumgebung als auch eine deutlich gesteigerte Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Die Etablierung hochparallelisierter und automatisierter Mikrosysteme zum multiparametrischen Screening von Wirkstoffen für jede individuelle Zelllinie wäre ein Meilenstein für die klinische Anwendung zukünftiger Stammzelltherapien und anderer zelltherapeutischer Behandlungen. Dazu ist die Entwicklung neuer optischer Methoden von entscheidender Bedeutung, die zum einen direkt in die automatisierten Abläufe integriert werden können, zum anderen eine hochaufgelöste Analyse der Zelleigenschaften auf Einzelzellebene ermöglichen. Für die Derivation und Expansion neuer Zelllinien, den Aufbau neuartiger Automatisierungspipelines und Durchführung standardisierter Screenings ist auch die effiziente Lagerung des Zellmaterials notwendig. Daher erweitert die Abteilung  auch die einzigartige Kompetenz des Fraunhofer IBMT im Bereich der Kryolagerung und Biobanktechnologie durch die Entwicklung neuartiger Einfrierverfahren und Hochleistungsmedien für die Kryokonservierung therapeutisch relevanter Zellsysteme.

 

Pluripotenz & Regeneration

 

Biomedizinische Optik

 

Automatisierungs- prozesse

 

Kryobiotechnologie

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