Zellen mit Photocrosslinkern selektiv platzieren
02.08.2021

In solchen Zellkulturplatten könnten zukünftig Zelltypen an exakt vorgegebenen Stellen wachsen. Möglich werden soll das mit Photocrosslinkern. (Foto: LZH)

Um die Wirkung von Wirkstoffen auf Zellen genauer untersuchen zu können, arbeitet das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) an einer Methode, die es ermöglicht, Zellen auf einer Zellkulturoberfläche ausschließlich an ausgesuchten Stellen wachsen zu lassen. Dafür wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des LZH zusammen mit ibidi GmbH, Gräfelfing, und Ella Biotech GmbH, Fürstenfeldbruck, neuartige Photovernetzer, sogenannte Photocrosslinker, verwenden. Diese können Moleküle binden, die wiederum Zellen binden können.

Belichtungsmaske aktiviert Photovernetzer selektiv
Im ersten Schritt wollen die Partner eine Bibliothek von Photovernetzern und den funktionalen Molekülen erstellen, die dann Bindungsstellen für Zellen sind. Über eine örtlich beschränkte Belichtung mit UV-Strahlung der Wellenlänge 365 nm wollen die Forschenden die Photovernetzer lokal aktivieren und damit an die ansonsten zellabweisende Oberfläche binden. Dabei bestimmen sie mit einer Belichtungsmaske die Flächen, auf denen die Crosslinker, und damit die Zellen, haften bleiben sollen. Erzeugt werden soll die Maske durch ein Digital Micromirror Device (DMD). Dieses besteht aus vielen verkippbaren, einzeln ansteuerbaren Mikrospiegeln. Diese können zwei Zustände annehmen und so Licht auf die Oberfläche bringen und die Photovernetzer aktivieren oder nicht.

Aptamere binden spezifische Zellen
Im nächsten Schritt werden Moleküle aufgebracht, die eine Verbindung zu den lokal aufgebrachten Photocrosslinkern eingehen. Durch ihre dreidimensionale Struktur bilden sie spezifische Bindungsstellen zu den Zielzellen. Je nachdem welche Bindungsstellen diese sogenannten Aptamere haben, können wiederum verschiedene Zelltypen an ihnen binden. Zellen können so nach einem vorgebebenen Muster auf der Oberfläche angeordnet werden. Damit können Forschende zukünftig exakt bestimmen, wo sich welche Zellen auf der Oberfläche ansiedeln. Das kann beispielsweise vereinfachen zelluläre Interaktionen oder Einflüssen chemischer Substanzen auf bestimmte Zelltypen zu untersuchen.

Im Rahmen des Projekts wollen die Partner zum einen die Methode etablieren und zum anderen eine Bibliothek an verwendbaren Crosslinkern und Aptameren erstellen. Das LZH will außerdem einen portablen Demonstrator entwickeln, der Mikroskopiertisch und Belichter zusammenführt.

Über Mako-Zell
Das Verbundprojekt Mako-Zell wird im Rahmen der Förderinitiative KMU-innovativ Materialforschung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Neben dem LZH sind die Unternehmen ibidi GmbH und Ella Biotech GmbH beteiligt.