Unüberwindbare Grenzen – auch für biologische Zellen

Chemische Mikrostrukturen auf Kunststoffoberflächen werden in der Biomedizin von morgen eine entscheidende Rolle spielen, z.B. für die Untersuchungen zu genetischen Veränderungen von Zellen.

Eine wissenschaftliche Herausforderung ist dabei insbesondere die Schaffung intelligenter Lösungen für die schnellere Zellkulturdiagnostik bedingt durch den immer kleiner werdenden Raum auf den Biochips. Diese Anforderung wird zusätzlich durch den Anspruch verstärkt viele parallele und unterschiedliche Diagnostiken in den so genannten „Zellspots“ gleichzeitig durchzuführen.

Forschern des Leibniz-Institutes für Plasmaforschung und Technologie (INP Greifswald e.V.) ist es zusammen mit der Firma zell-Kontakt nun erstmalig gelungen, mit Hilfe eines plasmagestütztes Verfahrens, unterschiedlich chemisch funktionalisierte und klar voneinander abgegrenzte Oberflächenareale auf engstem Raum zu erzeugen. Zentrale Bereiche, welche die Ansiedlung eines Zellrasens für die Gentests ermöglichen, sind jeweils von einer Zone umgeben, die für die biologischen Zellen eine unüberwindliche Grenze bildet. Somit wird ein Überwachsen der Zellen in Nachbarstrukturen wirksam unterbunden und die parallele Durchführung einer Vielzahl unterschiedlicher Tests auf der Fläche eines Chips ist möglich. Der Nachweis solcher chemischer Mikrostrukturen auf Materialoberflächen ist nur mit Spezialmethoden möglich, denn unter dem Mikroskop bleiben sie verborgen. Eine davon ist die Elektronenspektroskopie für die Chemische Analyse (ESCA). Bereiche unterschiedlicher atomarer Zusammensetzung lassen sich selbst für Abmessungen von 10 µm (1 µm = 1/1000 mm) hiermit sichtbar machen.

Dazu misst ESCA Elektronen, die mittels Röntgenstrahlung aus den Materialien herausgelöst werden und Rückschlüsse auf die chemischen Bindungsverhältnisse auf der Materialoberfläche erlauben. INP Projektleiter Dr. Karsten Schröder „Unsere Messungen zeigen, dass sich die chemischen Eigenschaften der verschieden behandelten Areale deutlich voneinander unterscheiden lassen und darüber hinaus scharfe Übergänge aufweisen.“ Die Ergebnisse wurden jetzt in Brüssel der internationalen Fachwelt vorgestellt und sollen in innovative Zellkulturprodukte umgesetzt werden.

Das INP Greifswald erforscht Niedertemperatur-Plasmen für technische Anwendungen. Ziel ist einerseits die technologische Vorlaufforschung und andererseits die Optimierung etablierter Plasmaverfahren und Plasmaprodukte sowie die Erforschung neuer Plasmaanwendungen. Dies wird ergänzt durch die Anpassung von Plasmen an kundenspezifische Einsatzbedingungen sowie Machbarkeitsstudien, Serviceleistungen und Beratung.

Das INP betreibt Forschung und Entwicklung von der Idee bis zum Prototyp, wobei sich die Themen an den Bedürfnissen der Gesellschaft orientieren. Derzeit stehen die Biomedizintechnik, Oberflächentechnologie, Umwelttechnik, Spezial-Plasmaquellen, Modellierung und Diagnostik im Mittelpunkt des Interesses.

Das INP verfügt über 3700 qm Hauptnutzfläche, hat 25 Speziallabore sowie einen klassifizierten Reinraum und ein mikrobiologisches Labor für interdisziplinäre Forschung.

Das INP gehört zur Leibniz-Gemeinschaft und ist als gemeinnütziger Verein organisiert. Derzeit beschäftigt das INP etwa 130 Mitarbeiter und ist damit die größte außeruniversitäre Einrichtung auf diesem Forschungsgebiet in Europa.

Im Verbund mit dem Institut für Physik an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität (IfP) und dem Max-Planck-Institut (IPP) besteht die Aufgabe des INP in der Förderung der Plasmatechnologie, in der Verbindung von Grundlagen und Industrieforschung.

Aus dem INP wurde in den Jahren 2005 und 2006 bereits je eine Firma ausgegründet.

Die Firma zell-kontakt GmbH aus Nörten-Hardenberg entwickelt, produziert und vertreibt analytische Zellkulturgefäße für die Grundlagenforschung und die angewandte pharmakologische Forschung. Ein besonderer Fokus liegt auf Produkten, die anspruchsvolle Mikroskopieverfahren unterstützen. Derartige Mikroskopieverfahren