Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZIWir kultivieren und analysieren Zellen sowie biologisches Material mit einem multimodalen Ansatz – von 2D- / 3D-Kulturen über mikrofluidische Systeme bis hin zu hochauflösender Bildgebung, Zytometrie und metabolischen Profilen. Unsere Infrastruktur ermöglicht standardisierte, reproduzierbare Ergebnisse unter kontrollierten Bedingungen und die nahtlose Verknüpfung von funktionellen, biomechanischen und molekularen Daten.
Kultivierung und multimodale Analyse von Zellen und biologischem Material
2D- und 3D-Zellkultur
Wir etablieren robuste 2D-Monolayer und physiologisch relevante 3D-Modelle (Sphäroide, Organoide, Matrigel / Scaffolds) für Wirkstofftests, Mechanismenforschung und personalisierte Ansätze. Dabei setzen wir je nach Anwendung auf klassische Zelllinien, primäre Zellen oder Ihr Klinikmaterial.
Zellkultur unter kontrollierten Sauerstoff-Bedingungen
Wir nutzen eine präzise Sauerstoffkontrolle (Hypoxie / Normoxie) zur Modellierung pathophysiologischer Zustände, Stabilitätsprüfung von Phänotypen und Untersuchung O2-sensitiver Signalwege.
Kultivierung und Behandlung von Zellen aus menschlichem Primärgewebe
Die Kryokonservierung und Kultivierung primärer Zellen inkl. definierter Behandlungs- und Stimulationsprotokolle dient der patientennahen Forschung im Rahmen verschiedenster Fragestellungen.
Testung von Mikrofluidik und Lab-on-Chip Verfahren
Wir entwickeln und validieren mit Ihnen zusammen verschiedenste Lab-on-Chip- und Mikrofluidik-Plattformen für Ihre Anwendungen, wie beispielsweise automatisierte Assays, Hochdurchsatz-Experimente, Gradientenbildung und dynamische Perfusion.
Durchflusszytometrie
Die klassische Durchflusszytometrie wird zur hochdimensionalen Analyse von Oberflächen- und Intrazellmarkern genutzt. Am Fraunhofer IZI stehen moderne Durchflusszytometer und Sorter zur Verfügung.
Die Verformbarkeitszytometrie bietet eine label-freie Messung mechanischer Zellparameter zur Phänotypisierung in Echtzeit. Mit dieser innovativen Technologie lassen sich beispielsweise Immunzellaktivierung, Microclot-Analysen und metabolischer Stress analysieren. Wir messen an den Geräten Naiad1.0 und AcCellerator.
Biomechanische und morphologische Phänotypen
Die Bestimmung von Zellsteifigkeit, Deformierbarkeit, Adhäsion und Zellformmetriken lässt Korrelationen mit Funktion, Differenzierung und Krankheitszuständen von Zellen zu. Die Messung erfolgt mittels Verformbarkeitszytometrie.
Fluoreszenzmikroskopie, mikroskopische Langzeitüberwachung lebender Zellen
Live-Cell-Imaging mit dem Leica Thunder bietet Zeitraffer, Multikanal-Fluoreszenz und automatisierte Segmentierung / Tracking zur Analyse von Dynamiken und Zellinteraktionen.
Immunostaining, Immunphänotypisierung und Zellmarkierung
Eine gezielte Markierung von Proteinen und Zellpopulationen (Fix / Live) unterstützt qualitative und quantitative Auswertungen in Zytometrie und Mikroskopie.
Stoffwechselassays
Messung von Zellatmung, Glykolyse, ATP-Leveln und Redoxstatus zur funktionellen Charakterisierung von Energiestoffwechsel und Stressantworten.
Zytotoxizitätstests
Bewertung von Zellviabilität, Proliferation und Apoptose / Nekrose mit standardisierten Assays für Sicherheits- und Wirksamkeitsprüfungen.
Stoffwechselprofilierung und VOC-Detektion mittels GC-IMS biologischer Proben
Die GC-IMS-basierte Erkennung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) wird als sensitiver, nichtinvasiver Biomarker für metabolische Zustände genutzt. So lassen sich beispielsweise Immunzellaktivierung, Therapieansprechen bis hin zu Prozesskontrollen in Herstellungsprozessen viele Fragestellungen beantworten. Wir nutzen klassische Drift tube GC-IMS (STEP Pockau, G.A.S. Dortmund mit optionaler Aufkonzentrierung) und GC-FAIMS (Schumann Analytics bzw. Owlstone).
Atemgasanalyse
Die Analyse exhalierter VOC-Profile ermöglicht einen translationaler Link zwischen in vitro-Modellen und klinischen Anwendungen für Diagnostik und Therapiemonitoring inkl. Therapie-Nebenwirkungen.
Publikationen
- Schnauß J, Kunschmann T, Grosser S, Mollenkopf P, Zech T, Freitag JS, Prascevic D, Stange R, Röttger LS, Rönicke S, Smith DM, Bayerl TM, Käs JA. Cells in Slow Motion: Apparent Undercooling Increases Glassy Behavior at Physiological Temperatures. Adv Mater. 2021 Jul;33(29):e2101840. doi: 10.1002/adma.202101840. Epub 2021 Jun 3.
- Sinjari S, Freitag JS, Herold C, Otto O, Smith DM, Stöver HDH. Tunable polymer microgel particles and their study using microscopy and realtime deformability cytometry. Journal of Polymer Science (2020), Seite 2317-2326. doi: 10.1002/pol.20200274
- Ros S, Freitag JS, Smith DM, Stöver HDH. Charge-shifting polycations based on N, N-(dimethylamino)ethyl acrylate for improving cytocompatibility during DNA delivery. ACS omega 5 (April 2020) 16, Seite 9114-9122. doi: 10.1021/acsomega.9b03734
- Möser C, Lorenz JS, Sajfutdinow M, Smith DM. Pinpointed Stimulation of EphA2 Receptors via DNA-Templated Oligovalence. International Journal of Molecular Sciences (2018), Nr.19, 19 S. doi: 10.3390/ijms19113482