M3D Zellkultur Kits Greiner Bio-One

Magnetische M3D-Zellkultur
Die Technologie des magnetischen M3D-Zellkultursystems von Greiner Bio-One beruht auf der Magnetisierung von Zellen mittels NanoShuttle™-PL. Die magnetisierten Zellen werden durch den Einsatz von Magneten entweder über die Levitation oder das Biopriting zusammengeführt und bilden sowohl
strukturell als auch biologisch repräsentative M3D-In-Vitro-Modelle aus. NanoShuttle™-PL besteht aus Gold, Eisenoxid und Poly-L-Lysin. Diese Nanopartikel (Ø < 50 nm) heften sich während einer statischen Inkubationsphase über Nacht durch elektrostatische Anziehung an die Zellmembran an und führen so zu einer Magnetisierung der Zellen. Nach der Anlagerung von NanoShuttle™-PL erscheinen die Zellen braun gefleckt.

NanoShuttle™-PL ist biokompatibel und hat keine negativen Auswirkungen auf den Stoffwechsel, die Proliferation und den inflammatorischen Stress in der Zelle. Des Weiteren werden experimentelle Techniken wie Fluoreszenzmessungen oder Western Blots nicht beeinträchtigt. Da die magnetisierten Sphäroide beim Hinzufügen oder Entfernen von Flüssigkeiten durch eine abnehmbare Magnetplatte am Näpfchenboden fixiert werden können, gehen beim Medienwechsel oder bei Waschschritten keine Sphäroide verloren. Zusätzlich können die Sphäroide mithilfe eines magnetischen Stiftes,
dem sogenannten MagPen™ (7.657 850), aufgenommen und umgesetzt werden.

Vorteile der magnetischen M3D-Zellkultur:

• M3D so einfach wie 2D
• Schnelle 3D-Gewebebildung
• Einfache Handhabung / kein Probenverlust
• Skalierbar – Single Well bis 384 Well Format
• Vereinfachte Co-Kultivierung
• High-Throughput Screening (HTS) mit flachem Näpfchenboden für die optische Bildgebung
• Kompatibel mit Automatisierungssystemen
• Für mikroskopische Analyseverfahren werden Sphäroide in die Mitte der Näpfchen zentriert

Magnetische Levitation
Die magnetische Levitation ist eine einfache Methode, um native Gewebeumgebungen in vitro herzustellen. Die Zellen werden über Nacht mit NanoShuttle™-PL inkubiert. Die auf diese Weise magnetisierten Zellen werden anschliessend in eine Schale oder Multiwell Platte mit zellabweisender
Oberfläche überführt und von einem Magneten, der über dem Zellkulturgefäß platziert wird, in den Schwebezustand angehoben. Die Magnetkräfte wirken hierbei wie ein unsichtbares „Gerüst“, durch dessen Hilfe die Zellen schnell zusammenfinden. Die aggregierten Zellen beginnen unmittelbar mit der Expression von EZM-Komponenten und bilden Zell-Zell-Interaktionen aus. Die magnetische Levitation wurde bereits erfolgreich zur Kultivierung von unterschiedlichen Zelllinien, Stammzellen und Primärzellen im 3D-Format eingesetzt. Die Hauptanwendung dieser Technologie ist die Herstellung von M3D-Zellkulturen unter verschiedenen Kultivierungsbedingungen, um sie mit gängigen biologischen Techniken, wie immuno-histochemischen Analysemethoden und Western Blots, zu untersuchen.


Magnetisches Bioprinting
Im Gegensatz zur magnetischen Levitation werden beim magnetischen 3D-Bioprinting magnetisierte Zellen mit Hilfe von schwachen magnetischen Kräften am Näpfchenboden zu Sphäroiden zusammengeführt. Hierzu werden mit NanoShuttle™-PL magnetisierte Zellen in Microplatten mit zellabweisender Oberfläche überführt und auf eine Platte mit Magnetstiften gesetzt. Die Magnetstifte, die jeweils zentral unter den Näpfchen der Microplatte lokalisiert sind, führen die Zellen innerhalb von 15 Minuten bis zu wenigen Stunden zu Zellaggregaten zusammen. Nach der Inkubationszeit können die Magnetstifte entfernt und die Sphäroide Langzeit-kultiviert werden. Dadurch ergeben sich beim magnetischen Bioprinting eine Vielzahl an Vorteilen. Die Zellen finden sehr schnell zu Sphäroiden zusammen, die anschließend ohne Bindung an ein festes Substrat wachsen. Die Größe der Sphäroide ist in Abhängigkeit von der Zellzahl reproduzierbar. Die Technologie ist für Hochdurchsatz-Anwendungen im 96 und 384 Well Format geeignet und nicht auf spezifische Zelltypen beschränkt. Mithilfe des magnetischen 3D-Bioprinting können wachstumsfähige Sphäroide generiert und die Viabilität der Zellen in den Sphäroiden kontinuierlich mithilfe handelsüblicher Assays analysiert werden. Die Kombination von Zellviabilitätsassays mit dem 3D-Bioprinting stellt eine ideale Methode für das Compound Screening im Hochdurchsatz dar.


Magnetische Ausbildung von Ringstrukturen und Imaging System
Des Weiteren wurde gezeigt, dass sich das magnetische 3D-Bioprinting bestens zur Entwicklung innovativer Assays (Ausbildung von Ringstrukturen) eignet, die den Effekt von Wirkstoffen auf die Zellmigration untersuchen. Werden automatisierte kinetische Imaging-Verfahren mit einbezogen,
resultiert dieser Ansatz in einer robusten Methode für das High-Throughput Screening. Ähnlich wie beim magnetischen 3D-Bioprinting werden bei diesem Assay mit NanoShuttle™-PL magnetisierte Zellen zu 3D-Ringstrukturen zusammengeführt. Direkt nach der Ringausbildung beginnt sich die Ringöffnung
aufgrund von Zellmigration und Viabilität zu verkleinern und letztendlich zu schließen. Dieser Ringverschluss wird mit einem kompakten Imaging System mittels iPod*) und einer frei erhältlichen App (Experiment Assistant) aufgezeichnet. Alle Näpfchen einer Microplatte werden in vorgegebenen Zeitintervallen aufgenommen. Dies ersetzt weitestgehend die mikroskopische Betrachtung jedes einzelnen Näpfchens. Die Verkleinerung bzw. Ringschliessung ist im Normalfall nach 24 h abgeschlossen und die aufgenommenen Bilder können zügig zur Darstellung von Toxizitätsdaten ausgewertet werden. Darüber hinaus können bei dieser markierungsfreien Methode die Ringstrukturen für weitere experimentelle Untersuchungen verwendet werden (IHC, Western Blots, Genomik, etc.).