Trockenlagerung von Zellen und Gewebe

Wissenschaftler erforschen neue Methode, um Biomaterial zu konservieren

26.03.2014 - Deutschland

Ein Forschungsteam am Institut für Mehrphasenprozesse (IMP) der Leibniz Universität Hannover arbeitet an neuen Wegen, um Zellen und Gewebe von Säugetieren in getrocknetem Zustand in Bio-Banken dauerhaft einzulagern. Ziel ist es, das Biomaterial für therapeutische medizinische Anwendungen jederzeit abrufbar zur Verfügung stellen zu können. Das Projekt ist Teil des Exzellenzclusters REBIRTH (From Regenerative Biology to Reconstructive Therapy) und läuft in Zusammenarbeit mit der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Es wird von der CORTISS-Stiftung mitfinanziert.

Gängig ist bislang das Verfahren, Zellen und Gewebe bei Niedrigsttemperaturen von unter -130 Grad Celsius unter Einsatz von flüssigem Stickstoff einzulagern. Von dieser Methode möchten sich die Medizin und medizintechnische Wirtschaftsunternehmen lösen. Die Vorteile von trocken gelagerten Biomaterialien bei Raumtemperatur liegen auf der Hand: Der Energieeinsatz zum Erzeugen von Flüssigstickstoff und zum Betreiben großer Kühlgeräte entfällt. Lagermöglichkeiten für Biomaterialien bei Raumtemperatur lassen sich nahezu überall einrichten.

Wenn es gelingt, Zellen und Gewebe in getrocknetem Zustand bei Raumtemperaturen dauerhaft einzulagern, ohne dass sie bis zu ihrem therapeutischen Einsatz Schaden nehmen, hätte das große praktische Vorteile: Nimmt man beispielsweise das Blut aus Blutspenden und kann es in trockenem Zustand einlagern, ohne die Blutzellen zu beschädigen, könnten Patienten ihr eigenes Blut für einen Einsatz im Notfall bei sich tragen.

Prof. Wim Wolkers und sein Team arbeiten am Institut für Mehrphasenprozesse (Institutsleiterin Prof. Dr.-Ing. Birgit Glasmacher) aktuell an Methoden, Herzklappenmatrices trocken einzulagern, ohne dass dieses Gewebe beschädigt wird. Die REBIRTH-Kooperationspartner von der MHH, die Arbeitsgruppe „Tissue-engineered Valves“ unter der Leitung von Dr. Andres Hilfiker in der Abteilung von Prof. Axel Haverich, konzentrieren ihre Forschung darauf, diese Herzklappengewebe von Zellen zu befreien. Das dient dazu, möglichen Abstoßungsreaktionen von Implantaten bei Patienten vorzubeugen. In diese von Zellen befreiten Gewebestrukturen sollen nach Implantation neue spendereigene Zellen einwachsen. Diese Biomaterialien dienen Herzpatienten, bei denen die eigenen Herzklappen nicht richtig schließen, als Herzklappenersatz. Wenn sich körpereigene Zellen an der implantierten Klappenmatrix richtig anlagern, kann sich das Herzklappengewebe anschließend regenerieren. Im Tierversuch wird zu untersuchen sein, ob trocken gelagertes Biomaterial genauso gut zu verwenden ist wie nicht getrocknetes oder das in Stickstoff tiefgefrorene.

Die Forschung am IMP läuft in Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Biotechnologie-Unternehmen Cook General BioTechnology (Dr. Erik Woods). Gemeinsam sollen Methoden der Gefriertrocknung zum Einlagern von Stammzellen erforscht werden. Das Unternehmen plant, sich auf die Trockenlagerung von Zellen und Geweben zu konzentrieren und die Gefrierlagerung in Flüssigstickstoff aufzugeben. In einer weiteren Kooperation mit der Stiftung Tierärztliche Hochschule (Prof. Harald Sieme) werden momentan zudem auch Methoden der Gefriertrocknung von Spermien erforscht.

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