Was ist ein Zellkulturgefäß?
Zellkulturgefäße werden zur Kultivierung von Zellen und anderen Materialien in den Biowissenschaften und in der Forschung und Entwicklung von Arzneimitteln verwendet.
Es gibt verschiedene Arten, wie Petrischalen und Kolben. Die Oberfläche der Kulturgefäße ist gleichmäßig und frei von Unregelmäßigkeiten, was ein klares Sichtfeld ermöglicht und sie ideal für die Beobachtung von Kulturen macht.
Traditionell wurden Zellkulturgefäße aus Glas verwendet. Heutzutage werden Einweg-Zellkulturgefäße aufgrund ihrer Transparenz und einfachen Verarbeitung in der Regel aus Harzmaterialien wie Polyethylen hergestellt. Da die Oberfläche des Harzes hydrophob bleibt und eine geringe Affinität zu den Zellen aufweist, wird die Oberfläche hydrophil gemacht, um die Zelladhäsion zu verbessern.
Darüber hinaus wurden verschiedene Neuerungen vorgenommen, um dem Verwendungszweck gerecht zu werden, wie z. B. Sterilisation und eine Folienstruktur für die Blase, in der das Kulturmaterial mit der Deckplatte in Kontakt kommt, sodass die gesamte Deckplatte entfernt werden kann.
Anwendungen von Zellkulturgefäßen
Zellkulturgefäße werden in erster Linie für die Kultivierung von adhärenten Zellen und schwimmenden Zellen verwendet. Sie werden in allen Stadien verschiedener Bioprozesse in den Biowissenschaften und der Pharmazie eingesetzt, von der Forschung und anderen Entwicklungsstadien bis zur Produktionsfreigabe.
Kultivierte Zellen haben viele Verwendungszwecke und werden von Zellbiologen und anderen Forschern wie Biomaterialwissenschaftlern und Klinikern sowie von Zulassungsbehörden genutzt.
Zu den wichtigen Zellkulturen gehören unter anderem Zellkulturen in der Impfstoffforschung und -produktion. Die Möglichkeit, eine große Anzahl von Viren in kultivierten Zellen zu züchten, hat zur Verwendung von Zellkulturtechniken für die Massenproduktion von Impfstoffen gegen verschiedene Krankheiten geführt.
Weitere Anwendungen sind die Proteinexpression in Säugetierzellen und die Kultivierung von Krebszellen für die Krebsforschung und die Prüfung neuer therapeutischer Kandidaten.
Funktionsweise der Zellkulturgefäße
Zellkulturgefäße sind in Gebrauch und müssen die folgenden Anforderungen erfüllen:
- Die Kulturoberfläche ist in einem für die Kultur geeigneten Zustand und kann bearbeitet werden.
- Sie sind frei von Toxizität und anderen schädlichen Substanzen
sie können sterilisiert werden und bleiben steril. - Sie sind frei und ungehindert für die mikroskopische Betrachtung.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden geeignete Materialien für Zellkulturgefäße ausgewählt. Die Oberfläche der Kulturgefäße wird nicht nur zu einer gleichmäßigen, glatten Oberfläche verarbeitet, sondern auch mit einer hydrophilen Behandlung versehen und sterilisiert.
Arten von Zellkulturgefäßen
Zu den Arten von Zellkulturgefäßen gehören Petrischalen, Wellplatten und Flaschen.
Größe, Form, Beschichtung und Deckel sind wichtig für die Auswahl des richtigen Gefäßtyps für die beabsichtigte Kultur und Anwendung.
Petrischalen, Kulturflaschen und Multiwell-Platten werden für die Kultur von Adhäsionskulturen verwendet, während Kulturflaschen, Spinnerflaschen und Schüttelflaschen für die Kultur von Suspensionszellen eingesetzt werden. In beiden Fällen ist es wichtig, für die Adhäsionskultur oder die Schwimmkultur beschichtete oder nicht klebende Gefäße zu verwenden.
1. Petrischale
Zellkulturgefäße in Petrischalenform gibt es mit Durchmessern von 35 mm, 60 mm, 80 mm und 90 mm. Die meisten haben eine Höhe zwischen 12 mm und 20 mm. Einige Produkte haben einen rutschfesten Außenrand und können für die Lagerung und die Kultur gestapelt werden, während andere so konzipiert sind, dass sie leicht zu manövrieren sind.
2. Multi-Well-Platten
Eine Multi-Well-Platte ist ein Zellkulturgefäß mit mehreren Vertiefungen, sogenannten Wells, in einem einzigen Behälter. Im Gegensatz zu Petrischalen können in einem einzigen Gefäß mehrere Kulturbedingungen untersucht werden. Es gibt Platten mit 6, 12, 24, 48 oder 96 Vertiefungen, wobei die Größe der einzelnen Vertiefungen in der Regel mit zunehmender Anzahl der Vertiefungen abnimmt.
3. Küvetten
Zellkulturgefäße in Flaschenform zeichnen sich durch ihren Schraubverschluss aus, der eine einfache Kultur in einem geschlossenen System ermöglicht. Je nach Zelltyp kann die Küvette bis zu einem Tag transportiert werden, indem sie mit Nährmedium gefüllt und dicht verschlossen wird.
Mehrschichtige Produkte, bei denen mehrere Kolben übereinander geschichtet werden, werden ebenfalls für eine effiziente Massenkultur verwendet. Mehrschichtkolben sind schwer, und während der Kultur wird das Medium wiederholt in jede Schicht eingespritzt und abgelassen, während man das Gefäß mit einer Hand stützt. Dies macht den Arbeitsablauf kompliziert und die Größe und das Gewicht des Behälters erschweren die Handhabung.
In jüngster Zeit wurde jedoch ein System entwickelt, das die Kultur mit Mehrschichtkolben mechanisiert und eine Reihe von Vorgängen von der Kultur bis zur Beobachtung automatisch über einen Computer steuert. Andere Arten von Zellkulturgefäßen für schwimmende Zellen sind z. B. Spinnerflaschen mit Rührstäben und Schüttelflaschen, die das Aufsteigen von Tropfen beim Schütteln verhindern.
4. Zellkulturgefäße mit Zellkultureinsätzen
Einige Zellkulturgefäße sind mit Zellkultureinsätzen erhältlich. Ein Zellkultureinsatz ist eine Vorrichtung, die das Zellkulturgefäß in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt, um die Zellkultur zu ermöglichen.
Die Teilungsfläche hat eine Struktur mit einem porösen Membranfilter aus verschiedenen Materialien. So können die Zellen gleichzeitig unterschiedlichen Bedingungen aus der Medium- und der Gasphase ausgesetzt werden.
Adhärente Zellen können entweder auf der Ober- oder Unterseite des Membranfilters kultiviert werden. Darüber hinaus können auch Kulturen von schwimmenden Zellen integriert werden. Komplexere Kulturen, wie z. B. Co-Kulturen mit mehreren Zellen, können ebenfalls untergebracht werden. Kulturen an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche können auch leicht erreicht werden, indem der Einsatz nur auf der Außenseite mit Medium gefüllt wird.
Diese Art der Kulturmethode wird für die Kultivierung von Zellen in Organen verwendet, die mit der Außenluft in Kontakt stehen, wie z. B. die Atemwege, die Haut und die Hornhaut. Bei herkömmlichen Experimenten mit Monolayer-Zellen ist es schwierig, die Exposition gegenüber lipophilen Bestandteilen und Pulvern zu beurteilen, wie sie sind. Mit Modellen, die Einsätze verwenden, lassen sich jedoch auch solche Stoffe bewerten.
Weitere Informationen zu Zellkulturgefäßen
Adhäsions- und Suspensionskultur
Es gibt zwei Arten von Zellen: Zellen, die am Zellkulturgefäß haften, so genannte adhärente Zellen, und Zellen, die im Medium schwebend wachsen, so genannte schwimmende Zellen.
Bei den meisten Zellen aus Wirbeltieren handelt es sich um adhärente Zellen, die im Gewebe haftend wachsen, mit Ausnahme einiger schwimmender Zellen, wie z. B. Zellen aus dem Blut. Aufgrund der Eigenschaften der Zellen gibt es folgende Hauptarten von Kulturmethoden:
1. Statische Kultur (Monolayerkultur)
Dies ist die übliche Methode der Adhäsionskultur, bei der adhärente Zellen an einem Zellkulturgefäß befestigt und in einer Monolage kultiviert werden. Normale Zellen entwickeln und vermehren sich grundsätzlich in einer Monolage. Als Zellkulturgefäße eignen sich Petrischalen, Kulturflaschen und Multiwell-Platten.
2. Flotationskultur
Hierbei handelt es sich um eine Kulturmethode, bei der schwimmende Zellen, z. B. aus dem Blut stammende Zellen, gezüchtet werden, während die Zellen im Medium suspendiert sind. Es eignen sich spezielle Zellkulturgefäße, die beschichtet sind, um ein Anhaften der Zellen zu verhindern. Für die Kultivierung großer Mengen werden Schüttelkolben oder Spinnerflaschen verwendet.
3. Rotationskultur (Rollenkultur)
Hierbei handelt es sich um eine Adhäsionskulturmethode, bei der die Zellen durch sanftes Drehen eines Zellkulturgefäßes, das speziell für die Rotationskultur entwickelt wurde, kultiviert werden, wobei die Zellen an der Innenwand des Gefäßes haften bleiben.
4. Wirbelkultur (Schüttelkultur)
Hierbei handelt es sich um eine Methode der Schwimmkultur, bei der die Zellen in einem Schüttelkolben kultiviert und mit einem Schüttler geschüttelt werden. Sie eignet sich für schwimmende Zellen wie Bakterien, Pflanzenzellen und von Lymphozyten abgeleitete Zellen.