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Artificial micro organs: The key to long term viable and functional cells in an in vitro system is to provide the cells with an environment that closely mimics their natural environment in the body. This includes i) cell-cell interaction between various cell types which are ii) arranged in an organ specific micro-architecture, iii) cell-matrix interactions and iv) an organ like perfusion with media. The simulation of in vivo like cell culture conditions can be realized in artificial micro organs, by combining biological methods with microsystem technology.

Artificial micro organs: The key to long term viable and functional cells in an in vitro system is to provide the cells with an environment that closely mimics their natural environment in the body. This includes i) cell-cell interaction between various cell types which are ii) arranged in an organ specific micro-architecture, iii) cell-matrix interactions and iv) an organ like perfusion with media. The simulation of in vivo like cell culture conditions can be realized in artificial micro organs, by combining biological methods with microsystem technology.

Microfluidic cell culture system. A) Optical transparent microfluidic chip for cell seeding and cultivation. B) quadruple Chip carrier for cell culture independent of an incubator.

Microfluidic cell culture system. A) Optical transparent microfluidic chip for cell seeding and cultivation. B) quadruple Chip carrier for cell culture independent of an incubator.

Verbundprojekt Artifizielle Mikroorgane und komplexe Zellsysteme

Entwicklung einer neuen, mikrofluidischen Plattform für die Forschung an artifiziellen Mikroorganen und Stammzellen

Projektname: AMIO
Artifizielle Mikroorgane und komplexe Zellsysteme - Aussagekräftige zellbasierte Testsysteme auf euner mikrofluidischen Plattform
Projektleiter: Dr. Martin Stelzle
Geldgeber: Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg
FKZ: 7-4332.62-NMI/37 (NMI)
Laufzeit von: 01.08.2012
Laufzeit bis: 31.12.2013

In der Gesundheitsforschung können wichtige Fragestellungen mit den derzeit verfügbaren, konventionellen Zellkultursystemen nicht gelöst werden. Gegenstand des Vorhabens ist daher die Entwicklung einer neuen, mikrofluidischen Plattform für zwei sehr zukunftsträchtige Anwendungsfelder: der Forschung an artifiziellen Mikroorganen sowie der Forschung an Stammzellen, welche Ausgangszellen für die künstliche Regenerierung von Geweben und Organen darstellen.

Beschreibung

Trotz intensiver Anstrengungen, geeignete in vitro Modelle zu entwickeln, konnten viele der Problemstellungen mit konventionellen Zellkultursystemen nicht gelöst werden. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass dort weder eine physiologische Perfusion noch eine organähnliche Zellanordnung vorliegt.
In dem vorliegenden Projekt soll daher modellhaft demonstriert werden, wie mittels mikrofluidischer Plattformen die Perfusion und physiologische Gewebestrukturen realisiert werden können.
Die mikrofluidische Plattform wird im Einsatz mit neuartigen artifiziellen Mikroorganen geprüft werden. Dieser Zellkulturansatz unterscheidet sich grundlegend von bestehenden Systemen, in dem er die wichtige, in vivo ähnlichen Eigenschaften aufweist, wie physiologische Durchströmung der Zellkultur, organspezifische Zell-Zell und Zell-Matrix Wechselwirkungen und kontrollierte 3D Anordnung von Zellen.
Erste Machbarkeitsstudien mit leberähnlichen Mikroorganen zeigen eine - im Vergleich zu existierenden Zellmodellen - entscheidend verbesserten in vivo Relevanz der Ergebnisse.

Projektpartner

  • HSG IMIT, Villingen Schwenningen

Veröffentlichungen

J. Schütte, B. Hagmeyer, F. Holzner, M. Kubon, S. Werner, C. Freudigmann, K. Benz, J. Böttger, R. Gebhardt, H. Becker and M. Stelzle: Artificial micro organs  a microfluidic device for dielectrophoretic assembly of liver sinusoids. Biomed. Microdevices, 2011, 13(3), 493-501.

J.Schütte and M. Stelzle: Artificial Micro Organs - A Microfluidic Tool for in vitro Assessment of Toxicity. Bioanalysis, 2011, 3 (21), 2373-2374.

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