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AK J. Bahnemann - Zellkultur und Mikrosystemtechnik

Dr. Janina Bahnemann

Mitarbeiter

Von links nach rechts: Phil Oliver Thiel (Bachelorand), Alina Mehl (Doktorandin), Anton Enders (Doktorand), Dr. Janina Bahnemann, Lena Stuckenberg (Dokotorandin), Ina Siller (Doktorandin), John-Alexander Preuß (Masterand), Lennart Leffers (Masterand). (Stand 2017)

Forschungsschwerpunkte

Zellkulturtechnik mit CHO-K1 Suspensionszellen

Herstellung mikrofluidischer Systeme mittels hochauflösendem 3D Druck

Kurzbeschreibung

In dem Arbeitskreis unter der Leitung von Dr. Janina Bahnemann werden verschiedene Anwendungsmöglichkeiten mikrofluidischer Systeme erforscht. Die Mikrofluidik und Entwicklung sogenannter Lab-on-a-Chip (LOC) Systeme bildet die Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen in der Medizintechnik, der Biotechnologie, der Biologie und in der Chemie. Insbesondere die Manipulation von Zellen und anderer biologischer Proben in mikrostrukturierten Systemen hat aufgrund ihres großen Anwendungspotenzials ein weites Interesse geweckt und bietet neue Möglichkeiten, um das dynamische Verhalten auf verschiedene äußere Einflüsse zu testen. Aufgrund der Systemminiaturisierung werden reproduzierbare, experimentelle Bedingungen geschaffen, was beispielsweise den Erhalt einer nativen, physiologischen Umgebung von Zellen ermöglicht. Der aufwendige Herstellungsprozess traditioneller Mikrosysteme führt jedoch dazu, dass die Fertigung solcher Systeme nach wie vor sehr kostspielig und zeitintensiv ist.

Der aufwendige Herstellungsprozess traditioneller Mikrosysteme führt jedoch dazu, dass die Fertigung solcher Systeme nach wie vor sehr kostspielig und zeitintensiv ist. In den vergangen Jahren hat der dreidimensionale (3D) Druck ein steigendes wissenschaftliches Interesse geweckt. Durch den bemerkenswerten technischen Fortschritt lassen sich mittlerweile hochauflösende Strukturen im Bereich weniger Mikrometern drucken. Diese Entwicklung lässt sich auch auf den Bereich der Mikrosystemtechnik anwenden und findet zunehmend Einsatz für den 3D Druck von mikrofluidischen Prototypen und Einwegsystemen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt zur Entwicklung von integrierten kontinuierlichen Fließsystemen für transiente Transfektion, Kultivierung und Überwachung von tierischen Zellen von Frau Dr. Bahnemann im Emmy Noether-Programm. Damit gehört dieser Arbeitskreis zu einigen wenigen Arbeitskreisen an der Universität Hannover, die diese Förderung erhalten.

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes stellen die Mitglieder des Arbeitskreises mithilfe eines innovativen high definition (HD) 3D-Druckers LOC-Prototypen her, die im Bereich der Zellkulturtechnik zum Einsatz kommen. Ein wesentlicher Fokus des Forschungsprojekts liegt hierbei auf dem Upstream-Prozess und der Entwicklung neuer Sensoren für die Überwachung von Zellkultursystemen. Erste Anwendungsbeispiele sind Mikrosysteme, welche eine kontinuierliche und flexible Manipulation tierischer Zellen ermöglichen. Durch sogenannte Mikromischer lassen sich beispielsweise Zellen innerhalb von kürzester Zeit schonend und effizient mit einem gewünschten Reagenz mischen. Als ein wichtiger Aspekt des Upstreams sind das Design, die Herstellung und Integration eines LOCs beabsichtigt, welcher einen kontinuierlichen, transienten Gentransfer in Wirtszellen für die Produktion rekombinanter Proteine ermöglichen soll. Darüber hinaus arbeiten wir an der Entwicklung elektromechanischer, Aptamer-basierter Biosensoren für eine schnelle Analyse von Zielproteinen sowie für die Früherkennung potentieller mikrobieller Kontaminationen.