Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Etablierung von Glasflaschen aus Recyclingglas in der Zellkultur mit modernem Design und gutem Handling. Tauglichkeitspr\u00fcfungen f\u00fcr die Verwendbarkeit von weichem Glas f\u00fcr die in vitro-Z\u00fcchtung von S\u00e4ugerzellen und Entwicklung eines Produktionsverfahrens f\u00fcr rechteckige, stapelbare Glasflachen in der Zellkultur, die denen aus Polystyrol (PS) nachempfunden sind und als recyclingf\u00e4higes Glas einen Beitrag zur Verminderung von CO2-Emissionen leisten sollen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Etablierung von weichem (recyclingf\u00e4higem) Glas in der Zellkultur erfolgte \u00fcber Tauglichkeitspr\u00fcfungen mittels verschiedenartigster Zelllinien mit Hilfe diverser Zellkulturmethoden. Zun\u00e4chst musste \u00fcberpr\u00fcft werden, inwieweit Weichglas sich im Vergleich zu PS und hartem nicht recyclingf\u00e4higem Borosilikatglas (Labor- oder Duranglas) zur Zellz\u00fcchtung eignet. Danach sollte eine Optimierung der Oberfl\u00e4che des Weichglases im Hinblick auf verbesserte Anheftungs- und Wachstumseigenschaften der Zellen erfolgen, z. B. durch verschiedene Waschmethoden bzw. Verg\u00fctung der Oberfl\u00e4che mittels verschiedener chemischer Substanzen. Nachdem die vermutlich optimale Oberfl\u00e4che des Weichglases durch eine Hochtemperaturverg\u00fctung mit Ammoniumsulfat gefunden war, musste diese in weiterf\u00fchrenden Versuchen mit speziellen Zellkulturmethoden mit m\u00f6glichst verschiedenartigen Zelllinien auf die generelle Zellkulturtauglichkeit \u00fcberpr\u00fcft werden. An Zellkulturmethoden zum Einsatz kamen die \u00dcberpr\u00fcfung der unterschiedlichsten Zellen auf Wachstum, ihre Anheftungsgeschwindigkeit, Vermehrungsfaktor und Koloniebildungsf\u00e4higkeit, alles im Vergleich in erster Linie mit dem handels\u00fcblichen PS, das durch dieses Weichglas ersetzt werden soll. Als abschlie\u00dfende Zellkulturversuche auf dieser Oberfl\u00e4che wurde die Transfektion von Zellen sowie die Z\u00fcchtung der sehr empfindlichen und anspruchsvollen humanen prim\u00e4ren Endothelzellen und der humanen prim\u00e4ren Keratinozyten durchgef\u00fchrt, um die Eignung der opti-malen Oberfl\u00e4che auch f\u00fcr diese Zwecke zu \u00fcberpr\u00fcfen. Nach der Musterlieferung der Glasflaschen wurde jeweils die Praxistauglichkeit f\u00fcr die Zellkultur (Verschluss, Waschfestigkeit, Mikroskopierbarkeit, Handling, Gewicht, Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit, etc.) gepr\u00fcft.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In ersten grundlegenden Versuchsreihen konnte anhand von Wachstumsversuchen gezeigt werden, dass die Zellen grunds\u00e4tzlich auf Weichglas der 3. hydrolytischen Klasse ebenso gut wachsen wie auf PS bzw. hartem nicht recyclingf\u00e4higem Duranglas (hydrolytische Klasse 1). Im Verlauf der verschiedenen Versuchsreihen hat sich die Innenverg\u00fctung von Weichglas mit Ammoniumsulfat (AS) als f\u00fcr die Zellen geeignete Oberfl\u00e4che herausgestellt.
\nAnhand von Wachstumsversuchen mit sehr unterschiedlichen Zelllinien (Fibroblasten, Epithelzellen, neurale Zellen, humane Endothelzellen) konnte im direkten Vergleich auf verschiedenen Oberfl\u00e4chen gezeigt werden, dass die Zellen auf der mit AS beschichteten Weichglasoberfl\u00e4che genauso gut oder teilweise sogar noch besser wachsen als auf PS. Beim Vergleich der Anheftungsgeschwindigkeit geschah dies auf der AS-Oberfl\u00e4che etwas langsamer, jedoch war die endg\u00fcltige Zellzahl davon nicht be-troffen, so dass dies keinen ernsthaften Nachteil bedeutet. F\u00fcr die Untersuchung der Koloniebildungsf\u00e4higkeit (Plating efficiency, PE) wurden 4 verschiedene Zelllinien (L929, CHO, WI-38, HT-29) auf unterschiedlichen Oberfl\u00e4chen eingesetzt. In der Gesamtbeurteilung ist die PE auf der AS-Oberfl\u00e4che der dem handels\u00fcblichen PS mindestens gleichwertig. Die Transfektion von CV-1-Zellen wurde auf PS-Platten und in AS-Flaschen durchgef\u00fchrt. Die Transfektionsauswertung ergab eine um 60 % h\u00f6here Transfektionsrate bei den AS-Flaschen. Beim Vergleich des Wachstumsverhaltens humaner prim\u00e4rer Endothelzellen (1. Passage) wurde auf der AS-Oberfl\u00e4che 85 % der Zellzahl von PS (= 100 %) erreicht. Es konnte somit gezeigt werden, dass selbst unter serumfreien Bedingungen die Endothelzellen auch auf AS-behandelter Weichglasoberfl\u00e4che zufriedenstellend wachsen. Beim Vergleich des Wachstums humaner prim\u00e4rer Keratinozyten lag die erreichte Zellzahl nach 16 Tagen Kultivierung bei AS um 20 % h\u00f6her als bei PS. Zusammenfassend l\u00e4sst sich die Aussage treffen, dass die mit AS verg\u00fctete Weichglasoberfl\u00e4che nicht nur generell f\u00fcr die Zellkultivierung eingesetzt werden kann, sondern sich auch f\u00fcr ganz spezielle Techniken sowie f\u00fcr die Z\u00fcchtung hochempfindlicher Zellen mit besonderen Anspr\u00fcchen als sehr gut geeignet herausgestellt hat.
\nParallel mit der \u00dcberpr\u00fcfung der Oberfl\u00e4che auf Eignung in der Zellkultur wurde schon am Design der Flasche gearbeitet. Das Design und die Oberfl\u00e4chenverg\u00fctung sind zum Zwecke der Zellkultivierung als Patent beim Deutschen Patentamt angenommen worden. Die Flaschenform ist bei der derzeitigen endg\u00fcltigen Musterform derjenigen aus PS m\u00f6glichst nach empfunden worden. Hier gab es unerwartete Schwierigkeiten, da es zwar prinzipiell m\u00f6glich ist, rechteckige Flaschen mit dem \u00fcblichen Press-Blow- bzw. Blow-Blow-Verfahren herzustellen, diese aber den Anforderungen bez\u00fcglich Planheit der Kulturoberfl\u00e4che, des Gewichts und der Stapelbarkeit nicht entsprechen.
\nDie ersten Musterflaschen sowohl der Fa. Heye als auch der Fa. Ernstthal waren technisch v\u00f6llig unzureichend, insbesondere hinsichtlich der Planheit der Kulturoberfl\u00e4che und damit der \u00e4u\u00dferst wichtigen Mikroskopierbarkeit der Zellen. Nach vielen weiteren entt\u00e4uschend verlaufenden Kontakten mit Glasherstellern ist es uns gelungen, in Essen einen Fachmann zu finden, der uns bei der Formengebung in Bezug auf die gleichm\u00e4\u00dfige Verteilung des Glases behilflich ist. Bisherige Probelieferungen durch die Fa. Wisthoff konnten zwar die Erwartungen noch nicht ganz erf\u00fcllen, jedoch ist anzunehmen, dass letzten Endes die Flasche in Produktion gehen kann. Mit der Konstruktion des Verschlusses der Flasche wurde eine Firma beauftragt (Kisico GmbH), der es gelungen ist, eine sterile Abdichtung mit hydrophoben Filtern herzustellen, die zudem noch autoklavierbar ist, d. h. wieder verwendbar ist.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Bei Projektabschluss lag kein praxistauglicher Prototyp vor, der in die Produktion gelangen k\u00f6nnte, weshalb das Vorhaben leider das Projektziel nicht erreicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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