7 Ausblick

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Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Adhäsions- und Migrationsverhalten der Zellen und die damit verknüpfte Entstehung der Zellspur werden zukünftig in die Entwicklung einer Analyseplattform, dem "Zellspur-Chip", zur biotechnologischen Nutzung von Zellspuren eingehen. Es konnte gezeigt werden, wie die Zellspurmorphologie durch eine biochemisch veränderte Oberfläche beeinflusst werden kann. Dieser Ansatz wird weiterhin verfolgt werden, um die Generation von Zellspuren in Menge und Morphologie kontrollieren zu können.

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Für die Verwirklichung des Zellspur-Chips muss die Kontrolle der Zellmigration verbessert werden, um die Ablage von Zellspuren ortsgenau bestimmen zu können. Denkbar wäre beispielsweise die Beeinflussung durch Gradienten von chemotaktisch aktiven Substanzen, die gelöst im mikrofluidischen System zugeführt werden oder auf der Substratoberfläche aufgebracht werden könnten. Dazu kann beispielsweise das Verfahren des Nanospottings angewendet werden. Ist die Zelle so, nach Ablage einer Zellspur, auf dem Zielsubstrat angekommen, wird sie von ihrer Spur getrennt. Dazu kommt neben der mechanischen Separation auch der Einsatz von thermisch schaltbaren Oberflächen in Frage. Eine kleine Temperaturveränderung kann hier zur kompletten Abstoßung der vorher adhärenten Zelle führen, ohne messbare Schädigungen hervor zu rufen. Solche Polymer-Oberflächen werden derzeit bereits in der Arbeitsgruppe entwickelt.

Die Übereinstimmung der Oberflächenmarker von Zellspur und Zelle ist bisher nur exemplarisch gezeigt worden. Will man die Zellspur wie geplant stellvertretend für die Zelle analysieren, ist es essenziell wichtig, Sicherheit durch größere Datenmengen zu erhalten. Eine Analyse mittels hochempfindlicher Massenspektrometrie würde sich hier beispielsweise anbieten, da ja nur wenig Probenmaterial zur Verfügung steht. Gelänge es, Zellspuren in größeren Mengen herzustellen, könnte man sowohl die Proteine als auch die Lipide aus der Membran aufreinigen und getrennt analysieren. Damit wären diverse analytische Methoden wie beispielsweise zweidimensionale Gelelektrophorese, HPLC oder andere chromatographische und spektroskopische Analyseverfahren einsetzbar.

Die ersten Ergebnisse zur Beeinflussung von Zelladhäsion und Zellmigration konnten auch mit den topographisch strukturierten Oberflächen erzielt werden. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, die Gründe für die erzielten Effekte näher zu untersuchen, um die Effektivität des Einflusses auf die Zellen erhöhen und noch exakter steuern zu können. Dabei könnten sowohl die Gold- als auch die Glasoberfläche weiter modifiziert werden. Beispiele hierfür sind die Koppelung eines Adhäsionspeptids wie RGD an die Strukturen oder eine Passivierung der Glasoberfläche zur Verminderung der Adhäsion zwischen den Strukturen. Um den Einfluss der Topographie des Substrats analysieren zu können, müssen Strukturparameter wie Länge, Breite und Höhe im gewählten Größenbereich variiert werden. Auch Anordnung und Muster der Strukturen können weiter optimiert werden, um den Einfluss auf Zellen zu optimieren.

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Die Erforschung der Wechselwirkung von Zellen mit Oberflächen hat auch für die medizinische Forschung großes Potenzial. Beispielsweise für die Optimierung von Implantationsmaterialien oder auch im Bereich des „Tissue Engineering“ stellt die direkte Interaktion der Zelle mit der Oberfläche einen wichtigen Parameter für das Zellverhalten dar. Dabei können sowohl die Chemie der Oberfläche, als auch ihre Topographie eine wichtige Rolle spielen. Einflüsse, die durch die Strukturierung der Oberfläche entstehen, sind erst unvollständig verstanden. Dies muss aber weiter verfolgt werden, damit die Bedingungen der In-vitro-Kultur mehr und mehr den physiologischen Gegebenheiten angepasst werden können. Dies wird langfristig für den Aufbau von Geweben in
In-vitro-Kultur eine Voraussetzung sein.


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04.09.2007