Individuelle Mikrotiterplatten

Ein Konsortium von Fachleuten aus Wissenschaft und Industrie begleitet den Kunden dabei von der Entwicklung und der Umsetzung seiner Idee bis zur Produktion der individuellen Multiwellplatte. Bereits entwickelte Multiwellplatten können als Grundlage dienen und nach einem Baukastenprinzip mit Sensorik und anderen Elementen aufgerüstet werden.

In laufenden Studien wird derzeit mittels einer customized Mikrotiterplatte der Einfluss verschiedener Chemotherapeutika auf humane Tumorproben erforscht. Bei diesem Produktbeispiel handelt es sich um eine sensorbestückte Mikrotiterplatte mit 24 unabhängigen Testkammern für Zell- und Gewebekulturen, bestehend aus einem Kunststoffgrundkörper und einem speziellen Fluidikeinsatz (siehe Ausschnitt A im Bild). Jede Testkammer trägt opto-chemische und/oder elektrochemische Sensoren für die Erfassung des pH-Werts und des Gelöstsauerstoffs im Medium sowie Impedanzelektroden zur Detektion der Zellzahl auf einem mikroskopierbaren Glasträger (B, Draufsicht).

Die Zellen werden zuerst direkt über den Sensoren kultiviert (C, Kammer im Querschnitt), anschließend wird das Volumen über den Zellen zur Erhöhung der Messsensitivität durch den Fluidikeinsatz reduziert (D, Kammer im Querschnitt) und das Medium in dieser Mikroreaktionskammer mit Hilfe einer Robotik in regelmäßigen Abständen über die angrenzenden Seitenkammern ausgetauscht (E, Kammer im Querschnitt). Dabei können den Zellen sowohl unbehandelte als auch mit Wirkstoffen versetzte Medien zugegeben werden.

Was heißt Individuell?

Außer der Geometrie, der Anzahl und der Größe der Wells können zahlreiche weitere Parameter variiert werden. So ist die Integration von multiparametrischen Sensoren möglich, welche auf Kundenwunsch ausgelegt und in den Artikel eingebettet werden.

Beispielsweise kann bei nicht-adhärenten Zellen auf eine Impedanzsensorik verzichtet werden, wobei pH- und O₂- Sensoren bei jedem Zelltyp von Bedeutung sind. Zur Immobilisierung nicht-adhärenter Zellen wäre der Einbau einer Filtermembran oder das Auftragen einer Klebeschicht denkbar. Andere Beschichtungen wie z.B. Kollagen wären ebenfalls eine Möglichkeit. Um eine stabile Photosyntheserate zu gewährleisten, ist bei der Analyse von Pflanzen- und Algenzellen die Integration von LED-Komponenten, Lichtwellenleitern und Temperatursensoren realisierbar. Eine Kombination aus integrierten Heizelementen und Temperatursensoren könnte bei Analysen im Umweltbereich verwendet werden, um für eine erforderliche Temperaturkonstanz zu sorgen. In die Multiwellplatte lassen sich unterschiedlichste elektrochemische und/ oder optische Mikrosensoren integrieren, wie pH-, O₂-, Impedanz- und Temperatur- Sensoren oder gar Multielektrodensysteme (MEA), Lab-on-chip-Systeme, etc. Fluidsysteme können individuell in den Artikel eingebettet werden - sowohl in passiver als auch aktiver Systemauslegung. Hybridbauteile in einer Verknüpfung aus Kunststoffkörper und weiteren Integrationsbauteilen, wie Glasböden, Metallteilen oder z.B. Keramiken, bilden einmalige Möglichkeiten für innovative Gesamtkonzepte.

Anwendungsbeispiele

Mit einer solchen Plattform ist u.a. die Nachbildung von hämatologischer Fluidik möglich, so dass Zellgewebe effektiv umströmt wird. Dank integrierter Mikrosensoren besteht die Möglichkeit, Zell- und Gewebekulturen direkt auf der Sensoroberfläche zu kultivieren. So kann der Metabolismus der Zellen permanent überwacht werden. Zudem wird die Signaldiffusion minimiert. Durch multiparametrische Sensoren lassen sich gleichzeitig mehrere Funktionsparameter in Realzeit analysieren.

Anwendungsgebiete eines solchen Multiwellsystems finden sich in der biomedizinischen und pharmazeutische Forschung, der Biologie, Zyto-/Histopathologie, bei Toxizitätsprüfung, Wirkstoffscreening, Krebsforschung, Diagnostik, Umwelt- und Lebensmittelanalytik u.v.a.m.