Die vielen Anwendungsbereiche, in denen CO2-Inkubatoren ihre Stärken zeigen
CO2-Inkubatoren kommen in zahlreichen Laboren auf der ganzen Welt zum Einsatz. Das Bioscience Institute Middle East zählt weltweit zu den führenden Zentren für regenerative Medizin und verlässt sich bei den alltäglichen Aufgaben auch auf die Sicherheit eines Inkubators. Er wird beispielsweise verwendet, um körpereigene Zellen aufzubereiten und für die plastische Chirurgie verwendbar zu machen. Die Zellen, die in einem Inkubator vermehrt werden, werden auch bei der Wundheilung oder dermatologischen und orthopädischen Behandlungen eingesetzt.
Regenerative Medizin
Die Bioscience Clinic verwendet ausschließlich Haut- und Fettgewebeproben von erwachsenen (ausgereiften) Zellen. Dank der Verwendung körpereigener, d.h. autologer Zellen, wird sowohl das Risiko der Abstoßung verhindert, als auch die Graft-versus-Host-Reaktion (Wirt-gegen-Transplantat-Reaktion) vermieden. Genauer gesagt, werden in den CO2-Inkubatoren überwiegend Stammzellen aus Mesenchym-Gewebe (nicht ausdifferenziertes Bindegewebe) bebrütet.
Das Vorgehen ist wie folgt, zunächst müssen die Zellen aus dem Fettgewebe extrahiert werden. Dies geschieht mittels enzymatischer Disaggregation (Zelltrennung) in verschiedenen Schritten von Filtration und Zentrifugation. Der kritische Punkt ist hierbei die Expansion, also die Gewinnung möglichst vieler Stammzellen, hier ist es von grundlegender Bedeutung, optimale Wachstumsbedingungen zu schaffen.
Dr. Simona Alfano, Biologin der Bioscience Clinic erklärt: „Bei der Bebrütung der Zellen ist es grundlegend wichtig, dass die eingestellten Parameter exakt über alle Schritte hinweg konstant bleiben.“
Und genau hier punkten die CO2-Inkubatoren von BINDER dank ihrer reproduzierbaren Wachstumsbedingungen, der konstanten Klimabedingungen, des minimierten Kontaminationsrisikos und des hohen Sicherheitslevels.
Die Corona-Pandemie
Die CO2-Inkubatoren spielten auch in Zeiten der Corona-Pandemie eine bedeutende Rolle: zuerst während der Entwicklung der Corona-Impfstoffe und dann bei der Erprobung von Arzneimitteln, die für die Behandlung der Zellen gegen COVID-19 ihren Einsatz finden sollten. Um ihre Arbeit voranbringen zu können, benötigten die prominenten Pharmakonzerne ein großes Volumen an Zellmaterial. Dieses Material konnte dank des Einsatzes von Inkubatoren gewonnen werden.
Die neuentwickelten Wirkstoffe konnten dann an den Zellen erprobt werden. Die neuen Impfstoffe im Kampf gegen das Coronavirus wurden wiederholt an Zellen in Laboren getestet und die entsprechenden Ergebnisse dann analysiert. Die Inkubatoren sind in den Laboren nicht weg zu denken, insbesondere während der Corona-Pandemie.
Weltraumbiologie
Das Institut für Medizintechnik der Hochschule Luzern forscht im Bereich der Weltraumbiologie. Das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Fabian Ille zählt auch auf die Hilfe eines CO2-Inkubators. In diesem werden regelmäßig Zellen aus einem Rinderklauengelenk inkubiert, bis sie für ein spezielles Experiment benötigt werden. Vor kurzem erst wurden solche Zellen tiefgefroren und von Dr. Simon Wüest und einem Team von Forschern nach Bordeaux, Frankreich, gebracht.
Anlass dieser außergewöhnlichen Reise war, dass das Team von Forschern aus Luzern von der Europäischen Weltraumbehörde ESA, eingeladen wurde, um an Parabelflügen über dem Atlantik teilzunehmen. Die Parabelflüge sollten insgesamt drei Stunden dauern; kurz vor dem Start wurden die Zellen dann aus dem Inkubator entnommen und in eine speziell entwickelte Flughardware gebracht, die auch über eine Temperaturkontrolle verfügte.
Die Luzerner Wissenschaftler wollten während der Parabelflüge untersuchen, wie sich die Zellen bei mechanischen Kräften verhalten und anpassen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zukünftig dabei helfen, beispielsweise festeres Knorpelgewebe mit verbesserter Konsistenz züchten zu können. Die Idee ist, dass es möglich werden soll, einem Patienten Zellen zu entnehmen, diese mit dem neuartigen Verfahren zu vermehren und diese dann wieder für die Behandlung von Menschen einzusetzen.
„Die Schwerelosigkeit hilft uns hier einen großen Schritt weiterzukommen“, erklärt Dr. Ille den aktuellen Forschungsstand. Die Forscher Wüest und Ille konnten bereits unter Laborbedingungen in Grundzügen zeigen, dass dieser Prozess zukünftig funktionieren könnte. Dabei wurde mit einer Positionierungsmaschine nach Zufallsprinzip die Schwerelosigkeit simuliert. Auch hier kam ein CO2-Inkubator von BINDER zum Einsatz.
Die technischen Herausforderungen für die CO2-Inkubatoren
Die Sicherheit hat hier oberste Priorität. Die Sterilisation bei 180 °C garantiert beispielsweise, dass jede Versuchsreihe mit einem sauberen und klinisch sterilen Inkubator beginnen kann. Außerdem verhindert das lüfterlose Design das Aufwirbeln von Keimen. Das Ergebnis ist ein optimiertes Zellwachstum ohne das Risiko einer Kontamination mit Luftkeimen. Der tiefgezogene Innenraum ist ohne Ecken und Kanten konzipiert, das vereinfacht und beschleunigt die gründliche Reinigung des Inkubators.
Daher überrascht es wohl kaum, dass die wichtigsten Pharmakonzerne auf die CO2-Inkubatoren von BINDER setzen. Die Inkubatoren von BINDER verfügen außerdem über ein einzigartiges Ausfallsicherheitssystem, das zusätzliche Sicherheit für den Fall bietet, dass der CO2-Sensor ausfällt. Des Weiteren wird auch das Austrocknen der Proben durch eine hohe Maximalfeuchtigkeit und geringe Luftbewegung minimiert.
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