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Parallele Stammzellenuntersuchung

Mikrofluidikchip mit revolutionärem Design und massenfertigungstauglichem Material ermöglicht Langzeitexperimente in der medizinischen Forschung.

Stammzellen wird ein enormes Potential für die medizinische Forschung zugeschrieben. Obwohl es heute möglich ist, Stammzellen in vitro gezielt in verschiedene Zellen zu differenzieren, sieht sich die Forschung noch immer zahlreichen Fragestellungen gegenüber. So können beispielsweise nicht alle Zellen in gleicher Weise differenziert werden. Dadurch liegen die differenzierten Zellen in der Regel nicht in Reinform vor, sondern sind von undifferenzierten Zellen durchsetzt. Diese undifferenzierten Zellen beginnen nach der Transplantation in einen lebenden Organismus unkontrolliert zu differenzieren, was zur Ausbildung von Keimzell-Tumoren, sogenannten Teratomen führt. Ein Mikrofluidikchip aus dem Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) ermöglicht nun Langzeitexperimente zur Analyse des Einflusses löslicher Faktoren auf die Stammzelldifferenzierung. Die Fertigung in massenproduktionstauglichem Polycarbonat und das mehrschichtige Design des Chips unterscheiden ihn wesentlich von bisher eingesetzten Lösungen. Der Chip verfügt über zwei Mikrofluidikkreisläufe, die durch eine Membran getrennt sind. Ein Kreislauf ist in acht Kanäle unterteilt, hier befinden sich die Stammzellen in einer Nährlösung. Im zweiten Kreislauf können über zwei Zuläufe lösliche Faktoren, wie beispielsweise verschiedene Morphogene, eingegeben werden, die über einen automatisierten Mischer auf acht Kanäle verteilt werden. Jeder Kanal enthält anschließend eine andere Konzentration des Gemischs, die berechnet werden kann. Die löslichen Faktoren diffundieren durch die perforierte Membran, welche die beiden Kreisläufe trennt. Die Zellen kommen folglich nur von unten mit den löslichen Faktoren in Kontakt und sind nicht vollständig umgeben. Die Zellen können während des Versuchs im geschlossenen Chip unter einem Fluoreszenzmikroskop beobachtet werden. Darüber hinaus ist es möglich, den Chip während des Versuchs zu inkubieren. Der Chip eignet sich besonders für den Einsatz in Laboren. Neben der Untersuchung der Stammzelldifferenzierung kann der Mikrofluidikchip auch für andere Langzeituntersuchungen von Zellen eingesetzt werden – vorausgesetzt, die Zellen sollen auf unterschiedlichen Konzentrationen einer flüssigen oder löslichen Substanz getestet werden. Es sind beispielsweise auch parallele Langzeitmedikamententests an Zellen möglich. Das IMT sucht Partner zur industriellen Produktion des Chips. 

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Frauke Helms, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-26036

E-Mail: frauke.helms@kit.edu

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