Techniken und Ausstattung

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Blick ins Zellkultur Labor

Die Ausstattung spiegelt den interdisziplinären Charakter der Abteilung wider und vereinigt die Herausforderungen der biologischen und materialwissenschaftlichen Forschung. Die Laboratorien sind entsprechend der Vorschriften für den Umgang mit biologischen Arbeitsstoffen als Sicherheitsstufe S2 klassifiziert. Das Arbeiten mit genetisch veränderten Organismen ist auf Stufe S1 erlaubt.

Etliche unterschiedliche primäre und sekundäre Zelltypen werden für die Beobachtung der Zell – Material Interaktionen benutzt. Dabei werden vorzugsweise humane mesenchymale Stammzellen in die erforderlichen Zelltypen des musculo-skeletalen System differenziert.
Darüber hinaus stehen zur Prüfung der antibakteriellen Eigenschaften ausgewählter Werkstoffe und deren Oberflächenbehandlungen eine Reihe von gram-negativen und gram-positiven Bakterien Stämme zur Verfügung.

Ausgewählte Komponenten der Infrastruktur


  • Sicherheitswerkbänke und Inkubatoren
  • Roche Casy®cell Counter für Zellzählung und Vitalitätsuntersuchungen
  • Bioreaktoren mit Sensoren zur Überwachung der Kulturparameter
  • Durchflußzytometrie S3e (BioRad) für die Zellcharakterisierung

Die Zell Antwort auf den Kontakt mit den potentielllen Implantatwerkstoffen findet auf unterschiedlichen Ebenen der biologischen Organisation statt. Deswegen werden Genexpressionsanalysen mit Proteomstudien und Zellfunktionstests verknüpft.

Ausgewählte Komponenten der Infrastruktur


  • PCR (Eppendorf Mastercycler)
  • Realtime-PCR (BioRad C1000 Thermo Cycler CFX96)
  • Fluoreszenz und Lumineszenz Messungen (PerkinElmer Victor 3-V, Hitachi F 2500 Fluoreszenz Spektrophotometer)
  • NanoDrop (2000c Spectrophotometer)
  • Bildgebung für Agarose- oder Polyacrylamid Gele (BioRad ChemiDoc MP)
  • Blotting System (Life Technologies iBlot)
  • Multi-Parameter Analyse ausgewählter Proteine als Indikatoren von Zellreaktionen mittels BioPlex (BioRad)

Die grundlegende Beurteilung der Zellreaktionen erfolgt über die mikroskopische Beobachtung.

Ausgewählte Komponenten der Infrastruktur


  • Fluoreszenz Mikroskope ( z.B. Nikon TI Eclipse)
  • Konfokal Mikroskop (Leica TSC SP8)
  • Rasterelektronenmikroskop

HZG betreibt mehrere Synchrotronstrahllinien für die Ingenieurwissenschaften an der PETRA III Quelle von DESY in Hamburg. Darunter eine bildgebende Strahllinie (imaging beam line, IBL) P05 für die Mikro- und Nanotomographie bei Energien zwischen 5 und 50 keV und eine Röntgenstreuung (SAXS / WAXS) Nanofokus-Endstation bei P03.

Unsere Spezialität ist die Entwicklung von Probenorten, die eigens auf die Untersuchung von metallischen Biomaterialien an diesen Strahllinien abgestimmt und dafür optimiert sind.

Ziel ist es, hochaufgelöste Informationen über Struktur und Zusammensetzung der Knochen-Implantat-Schnittstelle zu gewinnen. Neben der Mikro- und Nanotomographie steht auch die Klein- und Weitwinkelstreuung SAXS/WAXS mit einem ultra-kleinen Strahl zur Verfügung, mittels derer wir zum Beispiel Aufschluss über die um das Implantat gebildete Knochenstruktur erhalten.

Ausgewählte Komponenten der Infrastruktur


  • Die Mikrotomographie-Endstation an der IBL ist mit einem Probenwechselroboter ausgestattet. Es stehen mehrere Probeorte wie ein Ofen, eine Kühl- und Korrosionszelle, ein Lastrahmen etc. zur Verfügung. Bildgebende Verfahren:
    • Absorptionskontrast mit hoher Dichte und räumlicher Auflösung
    • Inline (propagationsbasierter) Phasenkontrast für weiche, biologische Gewebe
    • Differentialphasenkontrast (DPC) unter Verwendung eines Gitterinterferometers für Objekte mit Mischphasen- und Absorptionskontrast
  • Elektroneninduzierte Röntgenemissionsspektroskopie (EIXE) in Kombination mit Synchrotron basierter μCT
  • Rasterklein- und Weitwinkelstreuung SAXS/WAXS mit einer Strahlgröße von nur 250x350 nm (Nanofokus-Endstation)
  • SAXS/WAXS Laborgerät (Bruker Nanostar) und 2D/3D Röntgenanalyse (Tomographie, YXLON Y.Cougar)