Die deutsche Medizintechnik-Industrie / SPECTARIS Jahrbuch 2021/2022

62 Forschung & Innovation | Zellmanipulation im Hochdurchsatz durch gepulstem Laser (CellPulse) Zellmanipulation im Hochdurchsatz durch gepulstem Laser (CellPulse) » Die Herausforderung Eine präzise Zellmanipulation bietet für biomedizinische Applika- tionen vielfältiges Einsatzpotenzial. Neben der Zellaufreinigung ist vor allem eine Einbringung von Fremdsubstanzen (Xenobiotika, Nukleinsäuren oder Peptide) in das Zytoplasma von Zielzellen von Interesse. Zudem könnte eine zellschonende, hochpräzise und insbesondere standardisierbare Methode der Zellmanipulation grundlegend zu zahlreichen neuartigen Anwendungen in der Bio- technologie und in der klinischen Praxis (hier vor allem in immu- nologischen Verfahren, Krebsimmuntherapie und Stammzell­ therapien) beitragen. Die gegenwärtig genutzten Techniken der Zellmanipulation beruhen allerdings meist auf mechanischen oder chemischen Prinzipien und sind oft durch einen hohen apparativen Aufwand, keine konstant hohe Effizienz, eine hohe Belastung der Zellen und/oder mangelnde Zellselektivität gekennzeichnet. Ein Verfahren, das bei hohem Durchsatz gleichzeitig hochspezifisch, standardisierbar und Substanzunabhängig für die Zellmanipulation verwendet werden kann, war bislang nicht in greifbarer Nähe. » Die Innovationsidee Ziel des Projekts CellPulse war die transiente Permeabilisierung von Säugerzellen im Hochdurchsatz mittels einzelner Sub-Nano- sekunden-Laserpulse ohne Applikation exogener Absorber. In einem experimentellen Aufbau am Lichtmikroskop sollten unter Verwendung eines Nd:YVO 4 -Lasers die Parameter Puls­ energie, Energiedichte, Rayleighlänge (Abstand zum Fokus, in dem sich die Strahlquerschnittsfläche verdoppelt) und Fokuslage (in Relation zur Zelle) variiert und hinsichtlich ihrer Effekte auf adhärent (auf Oberflächen) wachsende Zielzellen bewertet wer- den. Das Ausmaß der transienten Zellpermeabilisierung unter Erhalt der Zellvitalität als Reaktion auf die Auslösung photophy- sikalischer Prozesse sollte durch Substanztransfer in die Zellen bewertet werden. Basierend auf den optimierten Parametern für die Manipulation immobilisierter Zellen sollte sodann die flächige Zellpermeabili- sierung erforscht werden. » Projektverantwortung: Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik (F.O.M.), DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie » Zuwendungsgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie » Förderprogramm: Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) » IGF-Projekt Nr.: 20134 N » Laufzeit: 04.2018–11.2020 » Fördersumme: 249.620 EUR » Vorhabenbezogene Aufwendungen der Wirtschaft: 81.200 EUR » Ausführende Forschungseinrichtung: Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Meßtechnik an der Universität Ulm » Projektleiter: Dr. Rainer Wittig Projektbegleitender Ausschuss: » Coherent LaserSystems GmbH & Co. KG » FISBA AG KMU » GenID GmbH KMU » Hellma GmbH & Co. KG KMU » InSCREENeX GmbH KMU » Labor Dr. Merk & Kollegen KMU » MicroMol GmbH KMU » PANTEC Deutschland GmbH KMU » SPECTARIS e. V. » TissUse GmbH KMU Dr. Markus Safaricz Forschungsvereinigung F.O.M. und SPECTARIS e. V. +49 (0)30 414021-39 safaricz@forschung-fom.de Dr. Maria Lechler Forschungsvereinigung F.O.M. +49 (0)30 4140 21-50 lechler@forschung-fom.de Projektwebseite: https://www.forschung-fom.de/forschung/projekte-und-vorhaben/d/s/CellPulse