Kryobiotechnologie

Sowohl für den diagnostischen wie auch für den therapeutischen Bereich der biomedizinischen Forschung sind Einzelzellen, komplexe Zellsysteme und Zell-Matrix-Konstrukte von wachsender Bedeutung. Im reinen Zellverband oder auch auf funktionalisierten Oberflächen finden neben humanen induziert pluripotenten Stammzellen (hiPS) mit ihrem umfassenden Differenzierungspotenzial, auch hochspezialisierte Zellen (z. B. Kardiomyozyten oder Neuronen) Anwendung unter anderem als Krankheitsmodelle in der Grundlagenforschung oder als Modellsysteme für die Wirkstoffentwicklung.

Die Arbeitsgruppe Kryobiotechnologie befasst sich mit der Entwicklung neuartiger Konzepte zur Integration der dazu notwendigen Zellkultivierungs- und Bearbeitungsabläufe in Automatisierungstechnologien unter Aspekten der Miniaturisierung und Parallelisierung vor allem im Bereich der Stammzellforschung. Dabei werden alle notwendigen Schritte von der Kultivierung der Ausgangszellen über deren Aufbereitung (Differenzierung/Tissue Engineering), ihrer Langzeitlagerung bei kryogenen Temperaturen sowie der Anwendbarkeit der biologischen Produkte z. B. in toxikologischen Screenings beleuchtet.

Um stets ausreichende Mengen an qualitativ hochwertigem, biologischem Material zur Verfügung zu haben, beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Kryobiotechnologie im Besonderen mit der Entwicklung neuer Protokolle zur Kryokonservierung mit chemisch definierten, serumfreien Medien. Mittels auf die jeweilige Anwendung zugeschnittener Substrate und Oberflächen werden neuartige Kryokonservierungstechnologien entwickelt. Hierbei werden die einzigartigen Anforderungen verschiedener Zelltypen berücksichtigt (z. B. Erhalt der Zell-Zellkontakte bei Retinazellen), um deren jeweilige Funktionalität zu konservieren). Durch die Verwendung funktionalisierter Biopolymere kann so beispielsweise das sehr schnelle Einfrieren von hiPS ohne Eiskristallbildung (Vitrifikation) mit hoch konservierten Adhäsionskontakten realisiert werden.

Die Schwerpunkte der Arbeitsgruppe Kryobiotechnologie lassen sich zusammenfassen in:

  • Etablierung zell- und gewebespezifischer Kryokonservierungsprotokolle
  • Entwicklung neuartiger Vitrifikationstechnologien für adhärente Zellsysteme
  • Konzipierung und Entwicklung neuartiger Laborprozesse und -produkte im Hinblick auf ihr Automatisierungspotenzial

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