Für die Aufrechterhaltung aller Lebensprozesse unseres Körpers wandelt jede Zelle kontinuierlich energiereiche Moleküle aus der Nahrung in chemisch speicherbare Energie um. Dazu braucht sie etwa 107 Sauerstoffmoleküle in der Sekunde.
Die Kenntnis des Sauerstoffverbrauchs lässt Rückschlüsse auf den physiologischen Zustand der Zellen zu. Ebenso hängt die Physiologie der Zelle von dem in der Umgebung vorhandenen Sauerstoff ab. Deshalb wird der Sauerstoffgehalt in Zellkulturen bisher mit aufwändigen Methoden oder Berechnungen bestimmt. Für die heute angewandte Lebendzellmikroskopie wäre es von großem Vorteil den Sauerstoff in der Zelle oder in ihrer unmittelbaren Umgebung kontinuierlich zu messen.
Es gibt bereits Messsysteme die mit phosphoreszierenden Farbstoffen eine sehr hohe räumliche und zeitliche Auflösung erreichen. Diese waren jedoch bislang nicht in Zellkultur einsetzbar. Deshalb wurde im Rahmen dieser Arbeit ein solches System für Lebendzellversuche adaptiert.
Dazu wurde eine Dampfsterilisation der Beads geprüft. Es wurden verschiedene Methoden zur definierten Aufnahme der Beads in die Probe und zur Kalibrierung des Systems getestet und verglichen.
In einem Kanal mit 30µl Volumen, in den metabolisierende Zellen eingesät wurden wird nach 24 Stunden eine zur Atmosphäre außerhalb des Objektträgers deutlich verringerte Sauerstoffkonzentration festgestellt. Die zeitabhängige Messung über 70 Stunden und etwa 12 Messpunkten auf 12mm Kanallänge zeigt einen schwachen lokalen Gradienten und eine starke Zeitabhängigkeit.
Um die Korrelation der Zeitabhängigkeit mit der Zelldichte zu erforschen wurde die Sauerstoffkonzentration in Töpfchen mit 300µl Fassungsvolumen und drei verschiedenen Zelldichten 81 Stunden lang verfolgt. Der Verlauf der Sauerstoffkurve verändert sich charakteristisch mit der Zellkonzentration. Das ist ein klarer Hinweis auf ein Nachlassen der metabolischen Aktivität der Zellen bei Erreichen eines konfluenten Zellrasens.
Damit wurde erstmals ein System etabliert mit dem kontinuierlich Sauerstoff in Lebendzellversuchen protokolliert und quantitativ bestimmt werden kann.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Einleitung
- Material und Methoden
- Ergebnisse
- Diskussion
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung eines optischen Sauerstoffmesssystems für Lebendzellversuche. Das Ziel ist es, die zeit- und ortsaufgelöste Sauerstoffkonzentration in Zellkulturen zu bestimmen und so Einblicke in die physiologischen Prozesse der Zellen zu gewinnen.
- Adaption eines optischen Sauerstoffmesssystems für Lebendzellversuche
- Untersuchung der Sauerstoffkonzentration in Zellkulturen unter verschiedenen Bedingungen
- Korrelation der Sauerstoffkonzentration mit der Zelldichte und metabolischen Aktivität
- Entwicklung eines neuen Tools für die Lebendzellmikroskopie
Zusammenfassung der Kapitel
- Zusammenfassung: Die Arbeit stellt ein neu entwickeltes System zur Messung der Sauerstoffkonzentration in Zellkulturen vor.
- Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Bedeutung des Sauerstoffs für zelluläre Prozesse und die Notwendigkeit einer genauen Sauerstoffmessung in Zellkulturen.
- Material und Methoden: Dieses Kapitel beschreibt die verwendeten Materialien, Methoden und das experimentelle Setup für die Sauerstoffmessung in Zellkulturen.
- Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen die zeitliche und räumliche Verteilung der Sauerstoffkonzentration in Zellkulturen unter verschiedenen Bedingungen.
- Diskussion: Die Diskussion analysiert die Ergebnisse und setzt sie in den Kontext der aktuellen Forschung.
Schlüsselwörter
Lebendzellmikroskopie, Sauerstoffmessung, Phosphoreszenz, Zellkultur, Sauerstoffgradient, metabolische Aktivität, Zellwachstum, Sauerstoffverbrauch.
- Arbeit zitieren
- Lena Friedmann (Autor:in), 2015, Optische Sauerstoffmessung in der in vitro Zellkultur zur Bestimmung der orts- und zeitaufgelösten, diffusionslimitierten Sauerstoffkonzentrationen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/302331
