Neuartige Multiwellplatte ermöglicht Lauschangriff auf lebende Zellen

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Die Konzeption des IMR-Systems ist von vornherein auf eine möglichst automatische und damit reproduzierbare Durchführung von Experimenten ausgerichtet, Die Interaktion durch den Nutzer soll hierbei möglichst gering gehalten werden. Im Labor muss nur die Sensorplatte in einem gewöhnlichen CO2-Zellkulturschrank mit Zellen vorinkubiert, sowie Nährmedien und Wirkstoffe in Multiwellplatten vorgelegt werden.

Auch dieser Vorgang kann durch handelsübliche Handlingsysteme automatisiert werden. Bei Beginn des Experiments werden diese Platten in das System eingelegt und die Software mit dem vorher ausgewählten Versuchsablauf gestartet. Weitere Eingriffe des Benutzers sind dann nicht mehr notwendig. Bei Bedarf kann ein laufendes Experiment jedoch jederzeit abgeändert werden.

Beispiel: Chemosensitivität bei der Tumortherapie

In der Tumortherapie stellt sich beispielhaft oft die Frage, in welcher Konzentration bestimmte Medikamente bei einem Tumor die beste Wirksamkeit zeigen. Dafür wurden im IMR-System MCF-7-Zellen mit verschiedenen Konzentrationen von Doxorubicin und Cisplatin behandelt. Die Ergebnisse sind in Abbildung 4 zu sehen.

Es ist zu erkennen, dass die Zytostatika einen deutlichen Einfluss auf den Metabolismus haben, der von Wirkstoff und Konzentration abhängig ist. Die Messwerte zeigen über den Verlauf des Experimentes eine Abnahme der Metabolismusrate. Die Kontrolle ohne Wirkstoff zeigte eine gleichmäßige wachstumsbedingte Zunahme über den gesamten Versuch.

Das System wird derzeit mit verschiedenen Zelllinien wie beispielsweise MCF-7, L929 oder Caco 2 aber auch mit humanem Tumorproben, sowie immobilisierten Suspensionszellen (Hefen und Bakterien) getestet.

Es eignet sich durch die flexiblen Experimente und die unterschiedlichen Sensoren für eine Vielzahl an Anwendungen. Darunter fallen zum Beispiel Toxizitäts-, Chemosensitivitätstests, Medienoptimierung oder auch die Wirkstoffsuche in der Medikamentenentwicklung.

Literatur

[1] Bioelectrochemestry and Bioenergetics 1998; 46:215-225 Biofunctional hybrid structures – cell-silicon hybrids for applications in biomedicine and bioinformatics. Wolf B., Kraus M., Brischwein M., Ehret R., Baumann W. and Lehmann M.

[2] Lab Chip 2003; 3:234-240 Functional cellular assays with multiparametric silicon sensor chips. Brischwein M., Motrescu E.R., Cabala E., Otto A.M., Grothe H., and Wolf B.

[3] Med Bio Eng Comput 2007; 45:1023-1028 Automated live cell screening system based on a 24-well-microplate with integrated micro fluidics. Lob V., Geisler T., Brischwein M., Uhl R. and Wolf B.

*HP Medizintechnik GmbH, 85764 Oberschleißheim**Heinz-Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik, TU München, 80333 München

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