Angepasste Oberflächen zur Steuerung der Zelladhäsion

LabBag® – ein geschlossenes Minilabor zur 3D-Zellkultivierung.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
LabBag® – ein geschlossenes Minilabor zur 3D-Zellkultivierung.

Herausforderung  

An die Entwicklung des »LabBag®« wurden zahlreiche Anforderungen gestellt, die zunächst materialseitig gelöst werden mussten. Beispielhaft sind eine Beständigkeit in einem großen Temperaturbereich und Transparenz und Verarbeitbarkeit. Nach Auswahl geeigneter Polymerfolien mussten dann geeignete Schichtsysteme identifiziert werden, die die Bildung von Tropfen auf der Oberfläche ermöglichen.

Lösung  

Nach Auswahl geeigneter Materialien wurden mittels Atmosphärendruck-Plasmaverfahren hydrophile und abweisende superhydrophobe Beschichtungen aufgebracht. Dieses Schichtmuster ermöglicht die Bildung definierter Tropfen durch einfaches Schütteln der Beutel. In diesen »hängenden Tropfen« entwickeln sich die Stammzellen zu dreidimensionalen Zellaggregaten, die dann in spezifische Zellen differenziert werden können.

Mehrwert  

Bei der Beschichtung der Beutelinnenseite mittels Atmosphärendruck-Plasmaverfahren handelt es sich um einen »trockenen« Prozess, d. h. es kann auf jeglichen Einsatz von Lösungsmitteln verzichtet werden. Dies ist ein großer Vorteil, da Rückstände des Lösungsmittels die Zellen unter Umständen schädigen würden. Über die verwendeten Prozessgase und Schichtbilder lassen sich zudem die gewünschten Schicht­eigenschaften einstellen, sodass eine optimierte Oberfläche für die Bildung der hängenden Tropfen entsteht. Weitere Vorteile des LabBag® sind geringere Personal- und Sachkosten, eine hohe Zellausbeute und Prozesssicherheit, eine einfache Einstellung des Tropfenvolumens und somit der Aggregatgrößen durch Variation der abgeschiedenen Spotdurchmesser auf der Beuteloberfläche sowie die Kryokonservierung der Zellen im LabBag®.

Förderhinweis

Das Projekt wurde von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen der internen Programme gefördert (WISA »LabBag«).