Das Einfrieren von Zellen gewinnt in Medizin, Biologie und Pharmazie immer mehr an Bedeutung. Dennoch sind Kryobanken aufgrund der tiefen Temperaturen bisher kaum automatisiert. Wissenschaftler zeigen auf der MEDICA, wie sie die Technik nun kältetauglich machen.
Ein Organ einzufrieren und Jahre später wieder aufzutauen, ist noch Science Fiction – bisher. Für einzelne biologische Zellen wird das Verfahren jedoch schon eingesetzt: Kühlen Forscher Zellen langsam auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff, minus 196 Grad Celsius, sind sie unbegrenzt haltbar. Werden die Zellen Jahre oder Jahrzehnte später aufgetaut, setzen die meisten Zellen ihren Stoffwechsel wieder in Gang und leben weiter.
Mit dieser seit fast 100 Jahren praktizierten Kryotechnologie konservieren Mediziner etwa einige Milliliter Nabelschnurblut, um Stammzellen für eine Zelltherapie im Erwachsenenalter zur Hand zu haben. Biologen, Biotechnologen und Pharmafirmen nutzen das Einfrieren als eine Art Zellbibliothek und lagern Zellproben von allen bekannten Tier- und Pflanzenarten ein.
Trotz des hohen Bedarfs an einfacher und sicherer Kryotechnologie sind Kryobanken bisher nur wenig automatisiert. „Der springende Punkt ist die tiefe Temperatur“, erklärt Uwe Schön, Arbeitsgruppenleiter im Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT. „Bei minus 150 Grad Celsius entfallen viele Automatisierungsprinzipien, weil zum Beispiel die Schmierstoffe nicht länger funktionieren.“
Forscher des IBMT haben jetzt Dienstleistungen und Technologien entwickelt, um solche Probleme zu lösen – etwa im medizinischen Bereich: Hier ist die eindeutige Zuordnung der Zellen unverzichtbar. Es muss vollkommen sicher sein, dass Proben nicht verwechselt werden können. „Wir haben daher Datenspeicherchips entwickelt, die wir zusammen mit den Proben einfrieren“, sagt Schön.
Auf der MEDICA (16. bis 19. November 2005) in Düsseldorf stellen die Fraunhofer-Forscher unter anderem den High- Precision-Freezer vor. Während die Temperatur herkömmlicher Einfrierautomaten mehrere Grad um die vorgegebene Solltemperatur schwankt, weicht dieser Freezer maximal 0,1 Grad von der jeweils vorgegebenen Temperatur ab.
„Wir hoffen, dass durch das gleichmäßigere und programmierbare Einfrieren mehr Zellen den Stress des Einfrierens und Auftauens unbeschadet überstehen“, erläutert Schön. Auch die lückenlose Anbindung des Freezers an eine Kryotechnologieplattform ist bisher einmalig: Die Forscher müssen die gefrorenen Zellen nicht wie üblich durch die Luft bis zum Lagerbehälter tragen und riskieren, dass eine Eisschicht die Substrate überzieht, sondern können sie durch ein Schleusensystem geschützt in den Lagerbehälter überführen.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 14.10.2005 – NPO)
