Coating (Beschichtungen) für Zellkultur-Plastik

Als Coating oder Beschichtung von Zellkulturplastik bezeichnet man alle Oberflächenmodifikationen zur Adhäsion, die über die Corona- oder Plasmabehandlung beim Hersteller hinausgehen. Beide Begriffe werden synonym benutzt.

Typen von Beschichtungen in der Zellkultur

Warum verwendet man Coatings ?

Beschichtungen sind aufwendiger und teurer als die Kultur in normalen Zellkulturgefäßen. Für die meisten Grundlagenexperimente mit Zelllinien ist eine künstliche Oberfläche ausreichend, jedoch gibt es verschiedene Gründe aus denen man auf aufwendigere beschichtete oder gecoatete Oberflächen wechselt:

• Ohne Beschichtung haften die Zellen nicht oder sehr schlecht (Primäre Neurone, Oligodendrozyten, Hepatocyten)
• Die Beschichtung verhindert das Abwaschen der Zellen im Assay (HEK293, OLN93, HepG2)
• Die Beschichtung trägt zur Differenzierung der Zellen bei (Neurone, Glia, Keratinocyten, Hepatocyten)
• Ohne Beschichtung werden die Zellen seneszent oder dedifferenzieren (MSC, Hepatocyten)
• Die Zellen bilden auf der Beschichtung eine komplexere Morphologie (Glia, Neuronen, Hepatozyten, HepG2, Keratinozyten)
• Die Zellen polarisieren nur auf der Beschichtung (Schilddrüsenzellen, Hepatocyten, Keratinocyten)
• Es wird mit serumfreien Medien gearbeitet und die Zellen können ohne Beschichtung nicht überleben, proliferieren oder adhärieren (s.u.) (MSC, Stammzellen)
• Die Fragestellung ist sehr spezifisch und kann nur in einem echten 3D-Model beantwortet werden (Hautmodelle, Sphäroide, Angiogenese, Knochen, Knorpel)

Generell wachsen alle Zellen lieber und meist auch besser auf einer beschichteten als unbeschichteten Oberfläche. D.h. der Experimentator entscheidet je nach Fragestellung und Notwendigkeit. Für anspruchslose Zelllinien besteht nicht die Notwendigkeit zur Beschichtung daher nutzt man ungecoatetes Plastik. Bei anspruchsvolleren Linien und speziell Primärzellen dagegen ist oft eine Beschichtung für die normale Zellkultur hilfreich und manchmal sogar unabdingbar ist. Je "näher" außerdem die Umgebung der Zellen an der natürlichen Gewebesituation ist, umso übertragbarer sind dann natürlich auch die Ergebnisse.

Anwendungsbeispiele für Beschichtungen

Serumfreie oder xenofreie Zellkultur von MSCs (mesenchymalen Stammzellen)

In den nachfolgenden Abbildung von denovoMATRIX sieht man wie für die Kultur von mesenchymalen Stammzellen (MSC) mit dem Wechsel von einem FCS- oder serumhaltigen Medium zu einem serumfreien oder Xeno-freien Medium die Notwendigkeit eines Coatings entsteht. Die anspruchsvollen MSC können nicht an das Zellkulturplastik anheften, wenn ihnen Serumproteine fehlen, die dies ermöglichen. Dies wird durch die Beschichtung ausgeglichen.

Kultur von humanen Fibroblasten auf verschiedenen Oberflächen mit FCS-haltigem Medium

Die nachfolgende Grafik zeigt, dass im unter normalem Kulturbedingungen, also mit FCS im Medium, humane Fibroblasten mit normalen Oberflächen von ungecoatet über PLL-gecoated bis bin zu Fibronektin-beschichtet sehr gut klarkommen. Nur auf nicht behandeltem Plastik (ähnlich Bakterienschalen) zeigt sich der Effekt der Coatings. Für diese primären Zellen wäre also für die normale Kultur kein Coating nötig.

PLL-Beschichtung von 96-well Platten als Schutz vor HEK 293 Zellverlust im Bioassay

In aufwendigen Bioassays mit vielen Waschschritten kommt es oft vor, dass Teile der Zellen oder fast alle Zellen im Verlauf einer Färbung oder eines ELISA abgewaschen werden. Dies erhöht die Standardabweichung erheblich oder führt sogar dazu, dass ein Assay gar nicht mehr auswertbar ist. Um dies zu vermeiden kann man bei allen Zellen vor allem aber bei schlecht haftenden wie HEK 293 oder OLN 93 die Oberflächen der Multiwellplatten mit z.B. PLL beschichten. Hierdurch wird mind. ein Großteile des Abspülens vermieden oder mit der richtigen Technik und bei der richtigen Zellzahl das Abspülen sogar komplett vermieden. In der nachfolgenden Abbildung sieht man den Effekt zahlreicher Waschschritte auf HEK-Zellen in einem Kristallviolett-Assay für den identische Zellzahlen auf Platten mit und ohne PLL-Coating ausgesät wurden. Der protektive Effekt ist überall deutlich sichtbar an der intensiveren Farbe außer in der ersten Reihe (jeweils links). Die Bilder stammen aus einem Zellkultur-Consulting beim Kunden. Ähnliche Themen werden im Zellkultur Bioassay-Kurs behandelt.

Extrazelluläre Matrix als Richtungsweiser für die Differenzierung

Für bestimmte Zelltypen ist die extrazelluläre Matrix auch eine Orientierungshilfe in welcher Umgebung, wo im Gewebe oder neben welchen anderen Zelltypen sie sitzen. Diese Signale werden über die Integrinbindung in intrazelluläre Signale übersetzt und können dann die Proliferation, Migration oder die Differenzierung beeinflussen. In der nachfolgenden Abbildung sieht man gemischte Gila aus neonatalem Rattenhirn in einer GFAP-Färbung für Astrozyten auf drei verschiedenen Oberflächen.

Marktübersicht Coatings

Nachfolgend sieht man in der Tabelle eine aktuelle Marktübersicht der verschiedenen Beschichtungen die momentan angeboten werden.

Coating (Beschichtungen) für Zellkultur-Plastik

Als Coating oder Beschichtung von Zellkulturplastik bezeichnet man alle Oberflächenmodifikationen zur Adhäsion, die über die Corona- oder Plasmabehandlung beim Hersteller hinausgehen. Beide Begriffe werden synonym benutzt.

Typen von Beschichtungen in der Zellkultur

Warum verwendet man Coatings ?

Beschichtungen sind aufwendiger und teurer als die Kultur in normalen Zellkulturgefäßen. Für die meisten Grundlagenexperimente mit Zelllinien ist eine künstliche Oberfläche ausreichend, jedoch gibt es verschiedene Gründe aus denen man auf aufwendigere beschichtete oder gecoatete Oberflächen wechselt:

• Ohne Beschichtung haften die Zellen nicht oder sehr schlecht (Primäre Neurone, Oligodendrozyten, Hepatocyten)
• Die Beschichtung verhindert das Abwaschen der Zellen im Assay (HEK293, OLN93, HepG2)
• Die Beschichtung trägt zur Differenzierung der Zellen bei (Neurone, Glia, Keratinocyten, Hepatocyten)
• Ohne Beschichtung werden die Zellen seneszent oder dedifferenzieren (MSC, Hepatocyten)
• Die Zellen bilden auf der Beschichtung eine komplexere Morphologie (Glia, Neuronen, Hepatozyten, HepG2, Keratinozyten)
• Die Zellen polarisieren nur auf der Beschichtung (Schilddrüsenzellen, Hepatocyten, Keratinocyten)
• Es wird mit serumfreien Medien gearbeitet und die Zellen können ohne Beschichtung nicht überleben, proliferieren oder adhärieren (s.u.) (MSC, Stammzellen)
• Die Fragestellung ist sehr spezifisch und kann nur in einem echten 3D-Model beantwortet werden (Hautmodelle, Sphäroide, Angiogenese, Knochen, Knorpel)

Generell wachsen alle Zellen lieber und meist auch besser auf einer beschichteten als unbeschichteten Oberfläche. D.h. der Experimentator entscheidet je nach Fragestellung und Notwendigkeit. Für anspruchslose Zelllinien besteht nicht die Notwendigkeit zur Beschichtung daher nutzt man ungecoatetes Plastik. Bei anspruchsvolleren Linien und speziell Primärzellen dagegen ist oft eine Beschichtung für die normale Zellkultur hilfreich und manchmal sogar unabdingbar ist. Je "näher" außerdem die Umgebung der Zellen an der natürlichen Gewebesituation ist, umso übertragbarer sind dann natürlich auch die Ergebnisse.

Anwendungsbeispiele für Beschichtungen

Serumfreie oder xenofreie Zellkultur von MSCs (mesenchymalen Stammzellen)

In den nachfolgenden Abbildung von denovoMATRIX sieht man wie für die Kultur von mesenchymalen Stammzellen (MSC) mit dem Wechsel von einem FCS- oder serumhaltigen Medium zu einem serumfreien oder Xeno-freien Medium die Notwendigkeit eines Coatings entsteht. Die anspruchsvollen MSC können nicht an das Zellkulturplastik anheften, wenn ihnen Serumproteine fehlen, die dies ermöglichen. Dies wird durch die Beschichtung ausgeglichen.

Kultur von humanen Fibroblasten auf verschiedenen Oberflächen mit FCS-haltigem Medium

Die nachfolgende Grafik zeigt, dass im unter normalem Kulturbedingungen, also mit FCS im Medium, humane Fibroblasten mit normalen Oberflächen von ungecoatet über PLL-gecoated bis bin zu Fibronektin-beschichtet sehr gut klarkommen. Nur auf nicht behandeltem Plastik (ähnlich Bakterienschalen) zeigt sich der Effekt der Coatings. Für diese primären Zellen wäre also für die normale Kultur kein Coating nötig.

PLL-Beschichtung von 96-well Platten als Schutz vor HEK 293 Zellverlust im Bioassay

In aufwendigen Bioassays mit vielen Waschschritten kommt es oft vor, dass Teile der Zellen oder fast alle Zellen im Verlauf einer Färbung oder eines ELISA abgewaschen werden. Dies erhöht die Standardabweichung erheblich oder führt sogar dazu, dass ein Assay gar nicht mehr auswertbar ist. Um dies zu vermeiden kann man bei allen Zellen vor allem aber bei schlecht haftenden wie HEK 293 oder OLN 93 die Oberflächen der Multiwellplatten mit z.B. PLL beschichten. Hierdurch wird mind. ein Großteile des Abspülens vermieden oder mit der richtigen Technik und bei der richtigen Zellzahl das Abspülen sogar komplett vermieden. In der nachfolgenden Abbildung sieht man den Effekt zahlreicher Waschschritte auf HEK-Zellen in einem Kristallviolett-Assay für den identische Zellzahlen auf Platten mit und ohne PLL-Coating ausgesät wurden. Der protektive Effekt ist überall deutlich sichtbar an der intensiveren Farbe außer in der ersten Reihe (jeweils links). Die Bilder stammen aus einem Zellkultur-Consulting beim Kunden. Ähnliche Themen werden im Zellkultur Bioassay-Kurs behandelt.

Extrazelluläre Matrix als Richtungsweiser für die Differenzierung

Für bestimmte Zelltypen ist die extrazelluläre Matrix auch eine Orientierungshilfe in welcher Umgebung, wo im Gewebe oder neben welchen anderen Zelltypen sie sitzen. Diese Signale werden über die Integrinbindung in intrazelluläre Signale übersetzt und können dann die Proliferation, Migration oder die Differenzierung beeinflussen. In der nachfolgenden Abbildung sieht man gemischte Gila aus neonatalem Rattenhirn in einer GFAP-Färbung für Astrozyten auf drei verschiedenen Oberflächen.

Marktübersicht Coatings

Nachfolgend sieht man in der Tabelle eine aktuelle Marktübersicht der verschiedenen Beschichtungen die momentan angeboten werden.

Mikroskope für die Zellkultur (außerhalb und im Inkubator)

Zellen mikroskopisch zu kontrollieren ist eines der wichtigsten Werkzeuge der Zellkultur. Erstens kann man mikroskopisch viele Kontaminationen (Bakterien, Hefen, Pilze) und Kreuzkontaminationen erkennen, zweitens lässt sich über die Konfluenz (Grad der Bewachsung der Flaschen oder Schalen in %) die Notwendigkeit des Splittens (Passagierens) prüfen und drittens erkennt man mit etwas Übung an den eigenen Zellen auch über die Morphologie, ob es den Zellen gut geht oder etwas "nicht stimmt". Bei Primärzellen kann man darüber hinaus auch morphologisch kontrollieren, ob man den richtigen Zelltyp in Kultur hat oder eine hohe Rate an Fremdzellen.

Mikroskope für die Routinekontrolle in der Zellkultur

Prinzipiell kommen für die Routinekontrolle in der Zellkultur zwei Arten von Mikroskopen in Frage: Phasenkontrastmikroskope Hellfeldmikroskope

Phasenkontrast-Mikroskope sind deutlich teurer und verfügen nicht über cools gadgets wie Touch screen und Freihandzoom, aber wenn man die Bilder direkt vergleicht, sieht man, dass man im Phasenkontrast viel mehr Details erkennen kann und nur so kann man auch alle wichtigen Informationen "herauslesen". Unserer Meinung nach ist es unabdingbar, dass jeden Labor, egal wie viel oder wenig Geld zur Verfügung steht, ein Phasenkontrastmikrosop besitzt. Nur so lassen sich alle Qualitätskontrollen sinnvoll durchführen. Zusätzlich sollte auch jedes Labor eine ans Mikroskop angeschlossene Kamera haben, um diese Kriterien über die Bilder zu dokumentieren.

Die Dokumentation der Morphologie ist unter GMP sowohl für die Produktion als auch die Qualitätskontrolle vorgeschrieben.

Mikroskope die im Inkubator stehen (real-time Mikroskopie, online monitoring)

In den letzten Jahren sind immer mehr Mikroskope auf den Markt gekommen, die eine ganz neue Funktion erfüllen, nämlich Zellen zu monitoren oder experimentell auszuwerten. Solche Mikroskope können grundlegend zwei verschiedene Dinge:

• Fluoreszenzmikroskope zeichnen die Expression und evtl. Verteilung von Fluoreszenz-gekoppelten Proteinen auf (Fotos, Filme)
• Hellfeldmikroskope messen die Verteilung und Dichte der Zellen in einer Platte oder Flasche (Fotos und Kurvenauswertung)

Während erstere also fast reine Assaysanwendung finden, können letztere sowohl im Assay als auch auch zur Routinekontrolle verwendet werden. Gerade für Herstellungslabore (GMP, ATMP, TEMP) ist es sehr aufwendig einzuschleusen, um die Zellen zu kontrollieren. Hier ist es sehr nützlich, die Zellen online prüfen zu können und nur dann einzuschleusen, wenn die Zellen auch bearbeitet werden müssen. Außerdem kann man auf die Art tatsächlich in real-time die Wachstumsänderungen an stark variablen autologen Zellen wie Stammzellen (z.B. MSC) monitoren und dokumentieren.

InnoMe - zenCELL owl - 24-well Inkubatormikroskop - Live cell imaging im Inkubator

Das zenCELL owl ist ein kleines, handliches Mikroskop, das im Inkubator steht. Es wird für 24-well Platten verwendet und hat für jedes well eine Kamera, die regelmäßig Fotos der Zellen macht. Die Fotos können einzeln oder als Film ausgegeben werden. Ein wichtiger Einsatzbereich sind z.B. Scratch- oder Migrationsassays auf Ibidi-Platten. In den Hellfeld-Aufnahmen können von der Software automatisch Zellen erkannt werden und über die Fläche oder Konfluenz wird dann der Verschluss der Scratches in Wundheilungs-Assays verfolgt und ausgewertet.

Produktionsorte	Deutschland
QMS
Gehäuse Material	Kunststoff
Stromversorgung	5V
Interface (Stromzufuhr/Datentransfer)	USB 3.0
Schutzklasse	IP62
Anwendungsumfeld	20-45°C 20-95% Feuchtigkeit
Säuberung	Desinfektion mit Isopropanol, Ethanol
Größe (BxHxT) in mm	105 x 180 x 180
Gewicht in g	1050
Lichtquelle	44 x LEDs
Kamera	24 x 5MP CMOS Sensoren
Optische Filter	Keine
Kontrastmethoden	Digitaler Phasenkontrast
FOV pro Kamera	1,2mm x 0,9mm
Auflösung pro Kamera	2588 x 1944
Bildauflösung	5 MP
Vergrößerung	10X (Digitaler Zoom)
Bilderfassungszeit	ca. 20 Sekunden für 24 Bilder
Interval	5min – 24h
Exportformat	Bilder: JPG, PNG Plots/Graphen: BMP Datensatz: CSV Video: AVI
Anwendungsbereiche	Zellkulturüberwachung/Live Cell Imaging für: Proliferation Assays Scratch/Wound Healing/Migration Assays Confluency Assays Compound/Cytotox Assays IVF Spehroide/Organoide QC/Automatisierung
Bekannte Vorteile	Kompakt und klein 24 Kameras Einfache Bedienung/Handhabung Eingebaute Algorithmen Kostenlose Software/Keine Cloud Lösung Keine Wartungs-/Instandhaltungskosten
Bekannte Nachteile	Nicht kompatibel mit allen Gefäßen
Weitere Informationen	Hier können sie alles vermerken, was sie oben nicht untergebracht haben. Dieser Text wird von uns geprüft und gegebenenfalls angepasst. Er muss also nicht komplett sauber ausformuliert sein.
Webseite	https://www.innome.de/zencellowl_

Jobs und Stellenausschreibungen unserer Kunden

Folgende Stellen sind bei unseren Beratungskunden gerade zu besetzen:

Stellenausschreibung: Offenbach

Wissenschaftliche und persönliche Projektassistenz der Klinikleitung

Für unsere renommierte radiologische Klinik in Offenbach suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine/n persönliche Assistentin oder Assistenten des Klinikleiters. Das Institut für bildgebende Diagnostik ist eine große Praxisklinik, in der, neben herkömmlicher radiologischer Diagnostik (CT, MRT), auch innovative neue Behandlungsmethoden der Tumortherapie zur Anwendung kommen. Darüber hinaus befindet sich ein neuer Teilbereich, das Institut für regenerative Medizin, im Aufbau.

Ihre Aufgabengebiete umfassen ein weites, anforderungsreiches Gebiet an anfallen Arbeiten. Sie sind die kommunikative Schnittstelle zwischen dem Klinikleiter und allen anderen Abteilungen und somit im Spannungsfeld zwischen Klinikroutine und innovativer Methodik. Sie koordinieren die Kommunikation und prüfen die Umsetzung von Projekten. Sie bereiten wissenschaftliche Vorträge vor und werten klinische Daten für Veröffentlichungen aus. Sie nehmen an Qualitätssitzungen aller Abteilungen teil, dokumentieren Projektfortschritte und berichten täglich direkt an den Klinikleiter. Sie planen und koordinieren Reisen oder nehmen auch selbst an projektbezogenen Reisen teil.

Repräsentatives Auftreten und sichere Kommunikation auch auf Englisch sind in unserem internationalen Umfeld eine Grundvoraussetzung. Ein naturwissenschaftlicher, biomedizinischer oder physikalischer Hintergrund ist die Grundlage für ihre wissenschaftliche Assistenz. 10 Jahre Berufserfahrung in einem oder mehreren relevanten Feldern bilden die Basis für ihre konstruktive Rolle in der Strukturierung eines dynamischen und schnell wachsenden Umfelds. Eine gefestigte Persönlichkeit erlaubt ihnen eine vermittelnde Rolle auch in schwierigen Situationen einzunehmen. Optimalerweise haben sie Erfahrung und Interesse an Qualitätsmanagement.

Sie suchen eine multidimensionale Herausforderung und sind vielseitig interessiert? Sie sind flexibel und teamfähig? Sie sind strukturiert und kreativ? Sie können Verantwortung tragen und abgeben? Dann senden sie ihre aussagekräftige Bewerbung an Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein..