Neuer Bioreaktor eröffnet neue Perspektiven

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC hat einen Bioreaktor entwickelt, der die automatisierte Langzeitkultivierung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) ermöglicht. Dieses System bietet eine vielversprechende Lösung für die Herstellung großer Mengen von Stammzellen zur Erforschung von Krankheiten, Zelltherapien und Medikamenten. 

Humane induzierte pluripotente Stammzellen gelten als Schlüsseltechnologie in der regenerativen Medizin. Sie können aus adulten Zellen gewonnen und so programmiert werden, dass sie sich in nahezu jede Zellart des Körpers verwandeln können. Dies ermöglicht die patientenspezifische Erforschung von Krankheiten und das Testen von Medikamenten direkt an betroffenen Zelltypen. 

Ein wesentlicher Vorteil von hiPSCs ist ihre Fähigkeit, Gewebe für die Selbstreparatur des Körpers bereitzustellen. Dies macht sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Entwicklung moderner Zelltherapien. 

• Impeller-Technologie: Der integrierte Rührer sorgt für eine gleichmäßige Durchmischung und stabile Bedingungen innerhalb der Zellsuspension. „Das Wohl der Zellen steht bei uns im Vordergrund. Dementsprechend haben wir die Komponenten unseres Bioreaktors designt und konstruiert“, erklärt Thomas Schwarz, Wissenschaftler am Fraunhofer TLZ-RT.   

• Simulation und Echtzeitüberwachung: Software-Simulationen und Sensoren ermöglichen die präzise Kontrolle von Scherkräften und anderen Parametern, um die Zellen optimal zu schützen.

Der Bioreaktor minimiert menschliche Eingriffe durch einen geschlossenen Fluidkreislauf, der alle notwendigen Nährlösungen in einer sterilen Umgebung transportiert. Ein speziell entwickeltes Mikroskop überwacht automatisiert die Zellkulturen, um unerwünschte Zellklumpen zu vermeiden. Ergänzend analysiert eine KI-basierte Software Zellgeometrien und zählt die Zellen in Echtzeit. 

Laut den Forschenden zeichnet sich das System durch seine Modularität und Anpassungsfähigkeit aus. „Unser modulares, funktional erweiterbares System zeichnet sich durch seine Flexibilität und seinen hohen Automatisierungsgrad aus und erlaubt eine kontrollierte Zellbehandlung. Durch den geschlossenen Kreislauf und den automatisierten Austausch der fluidischen Komponenten lassen sich Kontaminationen vermeiden“, so ein Teammitglied. 

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft