Kryo- & Stammzelltechnologie

Die Abteilung Kryo- & Stammzelltechnologie setzt sich aus den Arbeitsgruppen Kryobiotechnologie, klinische Stammzelltechnologien und Automatisierungsprozesse zusammen, deren gemeinsames Ziel die Standardisierung und Automatisierung von Zellkulturabläufen mit Hilfe technologischer Ansätze oder Plattformen darstellt, um somit die Effizienz und Reproduzierbarkeit der angewandten Protokolle zu erhöhen. Es werden voll- und teilautomatisierte Zellkulturabläufe im Bereich der Kultivierung, Differenzierung, Kryokonservierung und Qualitätssicherung therapeutisch und diagnostisch relevanter Zellsysteme entwickelt, um die permanente Verfügbarkeit von biologischem Material mit gleichbleibend hoher Qualität zu gewährleisten. Dazu werden 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. Außerdem werden Gerüststrukturen aus Biopolymeren (z. B. Alginat) evaluiert und adaptiert, um für Stammzellen und daraus abgeleitete Zellen (z. B. Kardiomyozyten) physiologischere Bedingungen in Expansion und Differenzierung zu gewährleisten. Während der Prozessschritte werden innovative optische Methoden entwickelt und integriert, um das Zellverhalten nicht-invasiv zu untersuchen. Vorteile von Automatisierungs-, Miniaturisierungs- und Parallelisierungsansätzen werden genutzt, um präzise, zeit- und kosteneffiziente und 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.

 

Kryobiotechnologie

 

Klinische Stammzelltechnologien

 

Automatisierungsprozesse

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