Innovative Sensorik zur Überwachung des Zellstoffwechsels in Gewebemodellen – neues Verbundprojekt mit Beteiligung des Fraunhofer EMFT am Campus Regensburg gestartet. Ein neues biomedizinisches Forschungsprojekt mit Beteiligung des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Mikrosysteme und Festkörpertechnologien (EMFT) am Campus der Universität Regensburg will bei der integralen Stoffwechsel-Überwachung von 3D-Zellkulturen mit einem neuen methodischen Ansatz die bisherigen Anwendungsgrenzen verschieben.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Projekts „T-Sense-3D“ wird ein Verfahren entwickelt, mit dem minimale Temperaturveränderungen in lebenden Gewebemodellen hochpräzise gemessen werden können – als Indikator für Änderungen der zellulären Stoffwechselaktivität. Während dreidimensionale Gewebemodelle – Miniaturgewebe aus Tausenden lebender Zellen – die Realität menschlicher Organe realistischer abbilden als die bislang überwiegend eingesetzten zweidimensionalen Zellschichten, fehlt es noch an geeigneten analytischen Methoden, um deren Reaktionen auf Wirkstoffe oder Schadstoffe zuverlässig zu erfassen. Genau hier setzt T-Sense-3D an: Mit maßgeschneiderten Polymer-Sensoren und moderner Messelektronik soll eine empfindliche Temperaturmessung ermöglicht werden, die selbst kleinste Veränderungen im Zellstoffwechsel analytisch fassbar macht – und damit neue Maßstäbe in der Toxizitäts- und Wirksamkeitsprüfung setzen könnte.

„Wir werden den vollen Nutzen moderner 3D-Gewebemodelle in der Biomedizin nur dann ausschöpfen können, wenn es uns gelingt, deutlich leistungsfähigere analytische Verfahren zu ihrer Untersuchung zu entwickeln,“ so Prof. Joachim Wegener, Leiter der AG Zell-basierte Sensorik am Fraunhofer EMFT an der Universität Regensburg. „Genau daran arbeiten wir in T-Sense-3D – und schließen damit eine technologische Lücke, die bislang die Anwendung dieser Modelle eingeschränkt hat.“

Obwohl die Universität Regensburg formal nicht Projektpartner ist, ist sie über die am Campus angesiedelte Abteilung „Zell-basierte Sensorik“ des Fraunhofer EMFT eng eingebunden. Die Forschungsarbeiten finden in enger Kooperation in den Laboren des Instituts für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik der UR statt. Master- und Promotionsarbeiten der Universität fließen unmittelbar in das Projekt ein – ein Beispiel für die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen universitärer und außeruniversitärer Forschung auf dem Regensburger Campus.

T-Sense-3D ist Teil der BMFTR-Förderrichtlinie „KMU-innovativ“ und wird mit rund 1,5 Mio. Euro gefördert. Drei technologieorientierte Unternehmen – FEW Chemicals GmbH, ibidi GmbH und nanoAnalytics GmbH – arbeiten gemeinsam mit Fraunhofer EMFT und der Technischen Universität München im engen Verbund an unterschiedlichen Aspekten der Sensorentwicklung, -integration und -anwendung.

Das Verfahren soll künftig in der industriellen Wirkstoffprüfung eingesetzt werden und hat das Potenzial, die Arbeit mit 3D Gewebemodellen in den verschiedenen Bereichen der experimentelle Biomedizin grundlegend zu verändern. Das Projekt leistet zudem einen methodischen Beitrag im ständigen Bemühen Tierexperimente im Sinne des 3R-Konzeptes (Replace, Reduce, Refine Animal Experiments) so weit wie möglich zu ersetzen oder mindestens zu reduzieren.

Quelle: Universität Regensburg

Bild: Multizelluläre Sphäroide: Anfärbung der Zellen mit verschiedenen Fluoreszenzsonden. Foto: Prof. Wegener