Montag, 09 Mai 2011 19:40

Intelligent Microplate Reader (IMR) - Chancen für eine Ersatzmethode Empfehlung

In lebenden Organismen finden komplexe, nicht-lineare Vorgänge zur Signalverarbeitung statt, mit denen Zellen auf externe Einflüsse reagieren. Mit dem Intelligent Microplate Reader (IMR), der an der Technischen Universität München in Zusammenarbeit mit der Firma HP Medizintechnik GmbH entwickelt wurde, ist es möglich, die Übertragungsfunktionen zwischen Signaleingang (Ursache) und Signalausgang (Wirkung) bei lebenden Zellen online und in Echtzeit zu erfassen und über geeignete Auswertealgorithmen zu interpretieren.

Wichtige Parameter zur Darstellung der Zellvitalität sind Änderungen des Stoffwechsels und der Morphologie. Der Zellstoffwechsel kann durch Erfassung bioenergetischer Parameter, wie Veränderungen des Sauerstoffgehaltes und der Ansäuerung im Medium, außerhalb der Zellen gut beschrieben werden. Dieses Prinzip ist Basis eines neuen OECD Prüfrichtlinienentwurfes (“Cytosensor Microphysiometer“).

Die Änderung der Zellmorphologie ist der zweite wichtige Indikator zur Bestimmung der Zellvitalität. Zur qualitativen Beschreibung der Zellmorphologie eignen sich die Zellform, Zellgröße und Zellstruktur einerseits und die Zellanzahl und Zelladhäsion anderseits. Das IMR besitzt ein verfahrbares Mikroskop und eine Bildverarbeitung (Bio-Imaging), um die ersten drei Parameter der Zellmorphologie quantitativ zu beschreiben. Eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Bio-Impedanz zwischen zwei Elektroden im Zellmedium liefert quantitative Aussagen zur Anzahl und Adhäsion der Zellen.

Das IMR eröffnet viele Möglichkeiten für neuartige toxikologische Methoden. Aus diesen Methoden lassen sich nach dem heutigen Stand der Forschung eventuell Alternativen zu Tierversuchen ableiten. Weitere Anwendungsfelder sind die Ökotoxikologie, die Arzneimittelentwicklung, die Medizingeräteentwicklung, die Individualisierte Medizin und die Grundlagenforschung.

Dr.-Ing. Hermann Buitkamp

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