KMU-innovativ Automatisierte Produktion von 3D-Gewebemodellen in einem Ultraschall-basierten Kultursystem (AutoSphere)

Die Physiologie des Menschen ist komplex. Das gilt insbesondere dann, wenn Abläufe im menschlichen Organismus nicht so funktionieren, wie sie sollten, zum Beispiel bei Krankheiten. Durch ein komplexes Zusammenspiel aus vielen unterschiedlichen Faktoren kann sich beispielsweise Krebs entwickeln. Leider ist bislang das Wissen über diese komplexen Interaktionen nur unzureichend bekannt. Erst ein umfassendes Verständnis dieser Zusammenhänge bietet die Chance, neuartige Therapiemöglichkeiten zu entwickeln. So können Krankheitsursachen und nicht Krankheitssymptome behandelt werden. Daher ist die Entwicklung von Systemen und Modellen, welche gewebsähnliche Bedingungen in der Petrischale nachbilden, für die pharmazeutische Forschung von äußerstem Interesse.

Mit dreidimensionalen Zellkulturmodellen kann genau das erzielt werden. Die Produktion dieser 3D-Gewebemodelle in großer Stückzahl und mit gleichbleibender Qualität ist bisher noch nicht hinreichend gelöst. An diesem Punkt setzt das KMU-innovativ Projekt AutoSphere an. Es soll ein neuartiges Kultursystem entwickelt werden, welches mit minimalem apparativem und personellem Aufwand aus einzelnen Zellen 3D-Gewebemodelle von regulierbarer Größe generiert.
Im ersten Schritt wird ein Nährmedium entwickelt, welches die Produktion von stabilen, vitalen komplexen 3D-Gewebemodellen erlaubt, so dass diese mittels stehender Ultraschallwellen produziert werden können. Dafür ist eine geeignete Zellkammer für ein Netz aus stehenden Ultraschallwellen auszulegen, die elektronische Ultraschallregelung zu implementieren und die softwareseitige Steuerung umzusetzen. Durch die Anpassung der Parameter des Kultursystems können so auf kleinstem Raum mehrere tausend 3D-Gewebemodelle produziert, über einen beliebigen Zeitraum kultiviert und „reifen“ gelassen werden. Ein zu adaptierendes bildgebendes Verfahren ermöglicht die gleichbleibende Qualität. Diese Kontrolle lässt exakte Aussagen über die Gestalt und die Zusammensetzung der 3D-Gewebemodelle zu. Die Flexibilität des neuartigen Produktionsprozesses, die durch die automatisierte Prozessüberwachung entsteht, wird in AutoSphere mit unterschiedlichen Pilotstudien anhand von verschiedenen 3D-Gewebemodellen demonstriert.

Das Konsortium bildet die gesamte Wertschöpfungskette ab, um einen neuen Produktionsstandard für 3D-Gewebemodelle zu etablieren und vermarkten. Bei erfolgreicher Umsetzung entsteht eine Produktionsplattform, die als abgeschlossenes System realisiert wird, welches platzsparend in den Laboralltag integriert werden. So können zukünftig Lösungen für die personalisierte Medizin, alternative Testmethoden für Tierversuche und langfristig neue Konzepte in der Zelltherapie etabliert und eingesetzt werden.

• InSCREENeX GmbH
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