5-2021

Antriebe
Präzision bei der automatischen Zellanalyse
Kompakte bürstenlose DC-Servomotoren mit integriertem Motion Controller
Vor der klinischen Testphase am Menschen stehen umfangreiche Labortests.
Da Medikamente überwiegend in den Körperzellen wirken, können
Zellkulturen stellvertretend das „Ausprobieren“ der Arznei übernehmen
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AutorInnen:
Dipl.-Ing. (BA) Andreas Seegen,
Leiter Marketing bei Faulhaber
und Ellen-Christine Reiff, M.A.,
Redaktionsbüro Stutensee
DR. FRITZ FAULHABER
GMBH & CO. KG
info@faulhaber.de
www.faulhaber.com
Corona hat uns eindrücklich
vor Augen geführt, dass ständig
neue Krankheiten zu den bereits
bekannten hinzukommen. Deshalb
müssen immer neue Medikamente
entwickelt werden. Diese Mittel sollen
ebenso wirksam wie sicher sein,
am besten noch bevor man sie an
Menschen testet. Heute lässt sich
bereits im Labor sehr viel über ihre
Wirkung erfahren. Automatisierte
Systeme zur präzisen Zellanalyse
erleichtern diese Arbeit mittlerweile
deutlich. Treibende Kraft der
Kamera und Pipetten sind bürstenlose
DC-Servomotoren mit integriertem
Motion Controller, die mit
Mikrometergenauigkeit positionieren,
ausgesprochen kompakt sind
und obendrein auch noch besonders
zuverlässig arbeiten.
Leben retten, Krankheiten heilen,
Beschwerden lindern, diese
Auf gaben erfüllen moderne Medikamente
Tag für Tag. Doch längst
nicht für jedes Leiden gibt es auch
schon eine Arznei. Deshalb werden
immer neue Medikamente entwickelt,
die natürlich auch getestet werden
müssen, ehe sie der Allgemeinheit
zur Verfügung stehen. Vor der
klinischen Testphase am Menschen
stehen umfangreiche Labortests. Da
Medikamente überwiegend in den
Körperzellen wirken, können Zellkulturen
stellvertretend das „Ausprobieren“
der Arznei übernehmen.
Márton Nagy, Biotechnologie-Entwickler
bei INCYTOИ erklärt: „Wir
können zum Beispiel herausfinden,
ab welchem Grenzwert eine Substanz
für die Zellen giftig wird. Das
gilt übrigens nicht nur für Arzneimittel,
sondern zum Beispiel auch für
potenzielle Umweltgifte. Wir bringen
eine bestimmte Menge der Substanz
in die Nährlösung ein, in der sich
die Kultur befindet, und beobachten
wie die Zellen reagieren. Dann wird
die Menge schrittweise gesteigert.
Anhand bestimmter Messdaten und
der optischen Überwachung mit dem
Mikroskop erkennen wir, ab wann
es für die Zellen kritisch wird. Dieser
Wert lässt sich auf das Körpergewicht
eines Menschen umrechnen.
In der Praxis legt man dann in
der Regel einen Bruchteil davon als
zulässigen Grenzwert für die Dosierung
fest.“ In der Pharmaforschung
werden auch viele Labortests mit
Krebszellen durchgeführt. Bei ihnen
wird der Spieß quasi umgedreht:
Man will herausfinden, welches Mittel
in welcher Menge ihre Vermehrung
hemmt oder sie ganz abtötet.
Zellen beobachten und
Messwerte ermitteln
Die Beobachtung der Zellen während
solcher Labortests ist vielschichtig
und vor allem zeitaufwendig.
Ein einzelner Versuch dauert im
Schnitt etwa drei Tage. Währenddessen
werden zahlreiche Einzelmessungen
vorgenommen und die Zellen
in kurzen Abständen immer wieder
fotografiert. Die Bildsequenzen
lassen sich zu einem Zeitraffer-Film
zusammenfügen, um den Verlauf
des Zellwachstums zu verfolgen.
Für die Messungen werden außerdem
drei physikalische Größen
untersucht: Sauerstoffgehalt, pH-
Wert und elektrischer Widerstand
des Zellrasens, der aus einem dünnen
Zellfilm besteht. Der Stoffwechsel
der Zellen beeinflusst die Messwerte.
Zellen verbrauchen beispielsweise
in gesundem Zustand mehr
Sauerstoff, als wenn sie bereits an
der (Neben-)Wirkung eines zugeführten
Mittels leiden. Ähnlich verhält
es sich mit dem pH-Wert: Da der
Zellstoffwechsel saure Substanzen
produziert, sinkt er normalerweise in
den sauren Bereich ab. Verringert
sich die Absenkung, ist der Metabolismus
gestört. Die Größe der
Abweichung lässt Rückschlüsse auf
den Einfluss des Medikaments zu.
Der elektrische Widerstand wiederum
wächst mit der Zahl der Zellen.
Ein verzögerter Anstieg zeigt, wie
stark die Zellen beeinträchtigt sind.
Bild 1: Das automatisierte Zellanalyse-System CYRIS FLOX kann mehrtägige
Testdurchläufe ohne menschlichen Eingriff absolvieren und zugleich die
Ergebnisse vollständig dokumentieren © INCYTOИ
126 meditronic-journal 5/2021