Neues optisches Messverfahren

Knorpel- und Weichgewebe: Zellveränderungen schneller erkennen

In einem kooperativen Forschungsprojekt untersuchen Wissenschaftler, wie Veränderungen in Zellkulturen von Knorpel- und Weichgewebe detektiert werden können. Damit sollen Zellen überwacht sowie Veränderungen und Zellschäden früh erkannt werden.

Mikroskopaufnahme gesunder Knorpelzellen

Mikroskopaufnahme gesunder Knorpelzellen | © Fraunhofer IWS Dresden

Ein Ziel des kooperativen Forschungsprojekts der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ), des Fraunhofer-Anwendungszentrum für Oberflächentechnologien und Optische Messtechnik (AZOM) und des Forschungsinstituts Leder und Kunststoffbahnen (FILK) ist die Überwachung von Zellen sowie die Früherkennung von Veränderungen und Zellschäden. Dies ist vor allem wichtig, wenn die Verträglichkeit neuer Medikamente oder Kosmetika untersucht werden soll. In konventionellen Tests erfolgt die Detektion der Zellgesundheit mit Hilfe biochemischer Tests, die z. B. die Stoffwechselaktivität der Zellen bestimmen. Das Ergebnis der Wirkung liegt häufig erst nach mehreren Tagen vor. Übergangszustände und Informationen, wann genau erste Schäden auftreten, werden bisher nicht erfasst. Dadurch kann die Wirkung nur anhand des Endergebnisses beurteilt werden. Wenn z. B. ein Medikament zu einem früheren Zeitpunkt in den Zellen eine besondere Reaktion hervorruft, ist das am Ende des Versuchs nicht mehr erkennbar.

Neues optisches Messverfahren entwickelt

Hier setzt das kooperative Forschungsprojekt an. Für die Untersuchung der Vitalität von Zellen insbesondere bei Knorpel- und Weichgewebe, wurde vom Leupold-Institut für Angewandte Naturwissenschaften der WHZ gemeinsam mit dem Fraunhofer AZOM ein neues optisches Messverfahren entwickelt, das eine Online-Messung der Zellen ermöglicht. Die Basis dafür ist ein „Weißlichtlaser“, auch Superkontinuumsquelle genannt. Durch intensive, ultrakurze Pulse ermöglicht dieser eine zerstörungsfreie Analyse von Zellkulturen.

Analyse dicker, tiefergelegener Zellschichten

Für die Versuche werden primäre, aus Gewebe isolierte Zellen eingesetzt. Diese werden im biologischen Labor des FILK kultiviert und in unterschiedliche Zustände, z. B. durch die Zugabe von Toxinen, versetzt. Für die Auswertung und Erfassung der stofflichen Veränderung sowie Größe und Anzahl der Zellen entwickeln die Wissenschaftler ein automatisiertes optisches Messverfahren. Mithilfe neuer Methoden der Datenanalyse werden die Zellzustände nun mit hoher Empfindlichkeit erfasst. Die Technik ermöglicht eine Analyse dicker, tiefergelegener Zellschichten, was für Untersuchungen an dreidimensionalen Zellkulturen und Geweben bedeutsam ist.


Quelle: idw/Fraunhofer