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Ein Beet für Zellen

Aus Zwitterionen aufgebaute Polymerbeschichtungen bieten Zellen optimale Wachstumsbedingungen.

Zellkulturen sind oft die Grundlage für Forschungsarbeiten in Biologie, Medizin oder Pharmazie. Forscher lassen die Zellen im Labor auf sogenannten Zellkulturmatrizen wachsen. Großes Interesse gilt derzeit der Erforschung von humanen embryonalen Stammzellen, die bezüglich der Wachstumsbedingungen besonders anspruchsvoll sind. Derzeit werden Zellkulturmatrizen meist auf Basis von Naturmaterialien hergestellt. Nachteile der Naturmaterialien liegen im Risiko der Kontamination mit Bakterien und Viren, Schwankungen in der Zusammensetzung sowie dem relativ hohen Preis. Der Trend geht daher zu synthetischen Zellkulturmatrizen in Form von Polymerbeschichtungen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Zellen Oberflächen mit einer bestimmten Polarität zum Anheften und Wachsen benötigen. Die Polymerbeschichtungen der Matrizen sind daher aus Molekülen aufgebaut, die sowohl eine positiv als auch eine negativ geladene Gruppe besitzen. Diese sogenannten Zwitterionen sind nach außen elektrisch neutral, haben aber eine Polarität, die unter anderem vom Abstand der geladenen Gruppen abhängt. Alle bisher verfügbaren Zwitterionen haben einen ähnlichen und vergleichsweise kurzen Ladungsabstand. Forschern des Instituts für Funktionelle Grenzflächen (IFG) am KIT ist es gelungen, Zwitterionen mit variablem Ladungsabstand und damit variabler Polarität herzustellen. Die Wissenschaftler haben einen neuen Syntheseweg gefunden, der es erlaubt, Kohlenwasserstoffketten von unterschiedlichen Längen zwischen die geladenen Gruppen einzuschleusen. Um daraus eine Zellkulturmatrix herzustellen, benötigt man ein Trägermaterial, häufig Gold, Silizium oder Glas, an dem Ankerstellen anhaften. Von diesen Ankerstellen ausgehend, lassen sich in einem kontrollierten Prozess zwitterionische Polymerfilme aufbauen. Auf diese Weise lassen sich Zellkulturmatrizen herstellen, die für die jeweiligen Bedürfnisse eines Zelltyps maßgeschneidert sind. Bei der Kultivierung von Stammzellen kommt es beispielsweise oft darauf an, die Vermehrung der Zellen zu fördern, jedoch deren Ausdifferenzierung zu spezifischen Zellen zu verhindern. Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung und Anwendung der Technologie.

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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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