„Microcarrier“ – Versionsunterschied

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Microcarrier haben typischerweise einen Durchmesser von 0,1 – 0,3 Millimetern.<ref name="Chen">X. Y. Chen, J. Y. Chen, X. M. Tong, J. G. Mei, Y. F. Chen, X. Z. Mou: ''Recent advances in the use of microcarriers for cell cultures and their ex vivo and in vivo applications.'' In: ''Biotechnology letters.'' Band 42, Nummer 1, Januar 2020, S.&nbsp;1–10, {{DOI|10.1007/s10529-019-02738-7}}, PMID 31602549.</ref> Dadurch haben sie im Vergleich zur Monolayer-Zellkultur in Zellkulturflaschen oder -schalen (2D-Zellkultur) ein deutlich höheres Oberflächen-Volumen-Verhältnis<ref name="Li">B. Li, X. Wang, Y. Wang, W. Gou, X. Yuan, J. Peng, Q. Guo, S. Lu: ''Past, present, and future of microcarrier-based tissue engineering.'' In: ''Journal of orthopaedic translation.'' Band 3, Nummer 2, April 2015, S.&nbsp;51–57, {{DOI|10.1016/j.jot.2015.02.003}}, PMID 30035040, {{PMC|5982391}}.</ref> und eine vielfach erhöhte Ausbeute.<ref name="DOI10.1002/cite.202100041">Florian Petry, Denise Salzig: ''Impact of Bioreactor Geometry on Mesenchymal Stem Cell Production in Stirred‐Tank Bioreactors.'' In: ''Chemie Ingenieur Technik.'' 2021, Band 93, Nummer 10, S.&nbsp;1537–1554 {{DOI|10.1002/cite.202100041}}.</ref> Es gibt von der Kugelform abweichende Formen.<ref name="PMID34908074">I. M. Bjørge, C. R. Correia, J. F. Mano: ''Hipster microcarriers: exploring geometrical and topographical cues of non-spherical microcarriers in biomedical applications.'' In: ''Materials horizons.'' Band 9, Nummer 3, März 2022, S.&nbsp;908–933, {{DOI|10.1039/d1mh01694f}}, PMID 34908074.</ref> Die [[Dichte]] der Microcarrier liegt knapp über der des [[Zellkulturmedium]]s, wodurch sie nur langsam absinken und durch [[Zentrifugation]] vom Medium getrennt werden können. Die für Microcarrier am häufigsten verwendete [[Zelllinie]] sind [[Vero-Zellen]].<ref name="DOI10.1016/j.biotechadv.2020.107608">Sascha Kiesslich, Amine Kamen: ''Vero cell upstream bioprocess development for the production of viral vectors and vaccines.'' In: ''Biotechnology Advances.'' 2020, Band 44, S.&nbsp;107608 {{DOI|10.1016/j.biotechadv.2020.107608}}.</ref> Für eine therapeutische Anwendung im Menschen werden oftmals biologisch abbaubare Microcarrier verwendet.<ref>H. K. Handral, T. A. Wyrobnik, A. T. Lam: ''Emerging Trends in Biodegradable Microcarriers for Therapeutic Applications.'' In: ''Polymers.'' Band 15, Nummer 6, März 2023, S.&nbsp;, {{DOI|10.3390/polym15061487}}, PMID 36987266, {{PMC|1005759}}.</ref>
Microcarrier haben typischerweise einen Durchmesser von 0,1 – 0,3 Millimetern.<ref name="Chen">X. Y. Chen, J. Y. Chen, X. M. Tong, J. G. Mei, Y. F. Chen, X. Z. Mou: ''Recent advances in the use of microcarriers for cell cultures and their ex vivo and in vivo applications.'' In: ''Biotechnology letters.'' Band 42, Nummer 1, Januar 2020, S.&nbsp;1–10, {{DOI|10.1007/s10529-019-02738-7}}, PMID 31602549.</ref> Dadurch haben sie im Vergleich zur Monolayer-Zellkultur in Zellkulturflaschen oder -schalen (2D-Zellkultur) ein deutlich höheres Oberflächen-Volumen-Verhältnis<ref name="Li">B. Li, X. Wang, Y. Wang, W. Gou, X. Yuan, J. Peng, Q. Guo, S. Lu: ''Past, present, and future of microcarrier-based tissue engineering.'' In: ''Journal of orthopaedic translation.'' Band 3, Nummer 2, April 2015, S.&nbsp;51–57, {{DOI|10.1016/j.jot.2015.02.003}}, PMID 30035040, {{PMC|5982391}}.</ref> und eine vielfach erhöhte Ausbeute.<ref name="DOI10.1002/cite.202100041">Florian Petry, Denise Salzig: ''Impact of Bioreactor Geometry on Mesenchymal Stem Cell Production in Stirred‐Tank Bioreactors.'' In: ''Chemie Ingenieur Technik.'' 2021, Band 93, Nummer 10, S.&nbsp;1537–1554 {{DOI|10.1002/cite.202100041}}.</ref> Es gibt von der Kugelform abweichende Formen.<ref name="PMID34908074">I. M. Bjørge, C. R. Correia, J. F. Mano: ''Hipster microcarriers: exploring geometrical and topographical cues of non-spherical microcarriers in biomedical applications.'' In: ''Materials horizons.'' Band 9, Nummer 3, März 2022, S.&nbsp;908–933, {{DOI|10.1039/d1mh01694f}}, PMID 34908074.</ref> Die [[Dichte]] der Microcarrier liegt knapp über der des [[Zellkulturmedium]]s, wodurch sie nur langsam absinken und durch [[Zentrifugation]] vom Medium getrennt werden können. Die für Microcarrier am häufigsten verwendete [[Zelllinie]] sind [[Vero-Zellen]].<ref name="DOI10.1016/j.biotechadv.2020.107608">Sascha Kiesslich, Amine Kamen: ''Vero cell upstream bioprocess development for the production of viral vectors and vaccines.'' In: ''Biotechnology Advances.'' 2020, Band 44, S.&nbsp;107608 {{DOI|10.1016/j.biotechadv.2020.107608}}.</ref> Für eine therapeutische Anwendung im Menschen werden oftmals biologisch abbaubare Microcarrier verwendet.<ref>H. K. Handral, T. A. Wyrobnik, A. T. Lam: ''Emerging Trends in Biodegradable Microcarriers for Therapeutic Applications.'' In: ''Polymers.'' Band 15, Nummer 6, März 2023, S.&nbsp;, {{DOI|10.3390/polym15061487}}, PMID 36987266, {{PMC|1005759}}.</ref>


Der erste Microcarrier wurde 1967 von A. L. van Wezel verwendet und bestanden aus Diethylaminoethyl–Sephadex A50 (vernetztes [[DEAE-Dextran]]).<ref name="PMID4292963">A. L. van Wezel: ''Growth of cell-strains and primary cells on micro-carriers in homogeneous culture.'' In: ''[[Nature]].'' Band 216, Nummer 5110, Oktober 1967, S.&nbsp;64–65, {{DOI|10.1038/216064a0}}, PMID 4292963.</ref><ref name="Li"/> In Folge sind zahlreiche andere Materialien entwickelt worden. Ab den 1980er Jahren wurden poröse Microcarrier entwickelt.<ref name="PMID34356203">A. C. Tsai, C. A. Pacak: ''Bioprocessing of Human Mesenchymal Stem Cells: From Planar Culture to Microcarrier-Based Bioreactors.'' In: ''Bioengineering.'' Band 8, Nummer 7, Juli 2021, S.&nbsp;, {{DOI|10.3390/bioengineering8070096}}, PMID 34356203, {{PMC|8301102}}.</ref>
Der erste Microcarrier wurde 1967 von A. L. van Wezel verwendet und bestanden aus Diethylaminoethyl–Sephadex A50 (vernetztes [[DEAE-Dextran]]).<ref name="PMID4292963">A. L. van Wezel: ''Growth of cell-strains and primary cells on micro-carriers in homogeneous culture.'' In: ''[[Nature]].'' Band 216, Nummer 5110, Oktober 1967, S.&nbsp;64–65, {{DOI|10.1038/216064a0}}, PMID 4292963.</ref><ref name="Li"/> In Folge sind zahlreiche andere Materialien entwickelt worden.<ref name="PMID30357702">M. Brovold, J. I. Almeida, I. Pla-Palacín, P. Sainz-Arnal, N. Sánchez-Romero, J. J. Rivas, H. Almeida, P. R. Dachary, T. Serrano-Aulló, S. Soker, P. M. Baptista: ''Naturally-Derived Biomaterials for Tissue Engineering Applications.'' In: ''[[Advances in Experimental Medicine and Biology]].'' Band 1077, 2018, S.&nbsp;421–449, {{DOI|10.1007/978-981-13-0947-2_23}}, PMID 30357702, {{PMC|7526297}} (Review).</ref> Ab den 1980er Jahren wurden poröse Microcarrier entwickelt.<ref name="PMID34356203">A. C. Tsai, C. A. Pacak: ''Bioprocessing of Human Mesenchymal Stem Cells: From Planar Culture to Microcarrier-Based Bioreactors.'' In: ''Bioengineering.'' Band 8, Nummer 7, Juli 2021, S.&nbsp;, {{DOI|10.3390/bioengineering8070096}}, PMID 34356203, {{PMC|8301102}}.</ref>


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Version vom 23. Mai 2023, 23:32 Uhr

Humane iPS auf Microcarrier in einer spinner flask

Microcarrier (auch Microcarrier beads, deutsch etwa ‚Mikroträgerperlen‘) sind in der Zellkultur und Biotechnologie meist kugelförmige Wachstumssubstrate für die Produktion von adhärenten Zellen in Bioreaktoren in größeren Mengen (in 3D-Zellkultur).

Eigenschaften

Microcarrier haben typischerweise einen Durchmesser von 0,1 – 0,3 Millimetern.[1] Dadurch haben sie im Vergleich zur Monolayer-Zellkultur in Zellkulturflaschen oder -schalen (2D-Zellkultur) ein deutlich höheres Oberflächen-Volumen-Verhältnis[2] und eine vielfach erhöhte Ausbeute.[3] Es gibt von der Kugelform abweichende Formen.[4] Die Dichte der Microcarrier liegt knapp über der des Zellkulturmediums, wodurch sie nur langsam absinken und durch Zentrifugation vom Medium getrennt werden können. Die für Microcarrier am häufigsten verwendete Zelllinie sind Vero-Zellen.[5] Für eine therapeutische Anwendung im Menschen werden oftmals biologisch abbaubare Microcarrier verwendet.[6]

Der erste Microcarrier wurde 1967 von A. L. van Wezel verwendet und bestanden aus Diethylaminoethyl–Sephadex A50 (vernetztes DEAE-Dextran).[7][2] In Folge sind zahlreiche andere Materialien entwickelt worden.[8] Ab den 1980er Jahren wurden poröse Microcarrier entwickelt.[9]

Table 1. Kommerzielle Microcarrier[2]
Name Größe (μm) Dichte (g/mL) Material
Cytodex-1 60–87 1,03 Dextranperlen mit positiv-geladenen Diethylaminoethylgruppen
Cytodex-2 60–87 1,04 Dextranperlen mit N,N,N-Trimethyl-2-hydroxyaminopropylgruppen
Cytodex-3 60–87 1,04 Dextranperlen mit Oberfläche aus vernetzter porciner Gelatine
Cytopore 1 200–280 1,03 Cellulose
CultiSpher G 130–380 1,04 Vernetzte porcine Gelatine
CultiSpher S 130–380 1,04 Vernetzte porcine Gelatine
Hillex 150–210 1,1 Dextran-Matrix mit Oberflächenbehandlung
Beschichtetes Glas 90–150 1,05 Glas

Literatur

  • X. Huang, Z. Huang, W. Gao, W. Gao, R. He, Y. Li, R. Crawford, Y. Zhou, L. Xiao, Y. Xiao: Current Advances in 3D Dynamic Cell Culture Systems. In: Gels. Band 8, Nummer 12, Dezember 2022, S. , doi:10.3390/gels8120829, PMID 36547353, PMC 9778081 (freier Volltext).
  • S. Derakhti, S. H. Safiabadi-Tali, G. Amoabediny, M. Sheikhpour: Attachment and detachment strategies in microcarrier-based cell culture technology: A comprehensive review. In: Materials science & engineering. C, Materials for biological applications. Band 103, Oktober 2019, S. 109782, doi:10.1016/j.msec.2019.109782, PMID 31349523.

Einzelnachweise

  1. ↑ X. Y. Chen, J. Y. Chen, X. M. Tong, J. G. Mei, Y. F. Chen, X. Z. Mou: Recent advances in the use of microcarriers for cell cultures and their ex vivo and in vivo applications. In: Biotechnology letters. Band 42, Nummer 1, Januar 2020, S. 1–10, doi:10.1007/s10529-019-02738-7, PMID 31602549.
  2. ↑ a b c B. Li, X. Wang, Y. Wang, W. Gou, X. Yuan, J. Peng, Q. Guo, S. Lu: Past, present, and future of microcarrier-based tissue engineering. In: Journal of orthopaedic translation. Band 3, Nummer 2, April 2015, S. 51–57, doi:10.1016/j.jot.2015.02.003, PMID 30035040, PMC 5982391 (freier Volltext).
  3. ↑ Florian Petry, Denise Salzig: Impact of Bioreactor Geometry on Mesenchymal Stem Cell Production in Stirred‐Tank Bioreactors. In: Chemie Ingenieur Technik. 2021, Band 93, Nummer 10, S. 1537–1554 doi:10.1002/cite.202100041.
  4. ↑ I. M. Bjørge, C. R. Correia, J. F. Mano: Hipster microcarriers: exploring geometrical and topographical cues of non-spherical microcarriers in biomedical applications. In: Materials horizons. Band 9, Nummer 3, März 2022, S. 908–933, doi:10.1039/d1mh01694f, PMID 34908074.
  5. ↑ Sascha Kiesslich, Amine Kamen: Vero cell upstream bioprocess development for the production of viral vectors and vaccines. In: Biotechnology Advances. 2020, Band 44, S. 107608 doi:10.1016/j.biotechadv.2020.107608.
  6. ↑ H. K. Handral, T. A. Wyrobnik, A. T. Lam: Emerging Trends in Biodegradable Microcarriers for Therapeutic Applications. In: Polymers. Band 15, Nummer 6, März 2023, S. , doi:10.3390/polym15061487, PMID 36987266, PMC 1005759 (freier Volltext).
  7. ↑ A. L. van Wezel: Growth of cell-strains and primary cells on micro-carriers in homogeneous culture. In: Nature. Band 216, Nummer 5110, Oktober 1967, S. 64–65, doi:10.1038/216064a0, PMID 4292963.
  8. ↑ M. Brovold, J. I. Almeida, I. Pla-Palacín, P. Sainz-Arnal, N. Sánchez-Romero, J. J. Rivas, H. Almeida, P. R. Dachary, T. Serrano-Aulló, S. Soker, P. M. Baptista: Naturally-Derived Biomaterials for Tissue Engineering Applications. In: Advances in Experimental Medicine and Biology. Band 1077, 2018, S. 421–449, doi:10.1007/978-981-13-0947-2_23, PMID 30357702, PMC 7526297 (freier Volltext) (Review).
  9. ↑ A. C. Tsai, C. A. Pacak: Bioprocessing of Human Mesenchymal Stem Cells: From Planar Culture to Microcarrier-Based Bioreactors. In: Bioengineering. Band 8, Nummer 7, Juli 2021, S. , doi:10.3390/bioengineering8070096, PMID 34356203, PMC 8301102 (freier Volltext).
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