Hochsensibles Gerät

Neuartige Waage misst das Gewicht einzelner Zellen

28.10.2017 06:29

Ein internationales Forscherteam hat eine hochsensible Waage entwickelt, mit der sich erstmals sowohl das Gewicht einzelner lebender Zellen schnell und präzise bestimmen lässt, als auch dessen Veränderung über die Zeit. Die an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich gemachte Erfindung stößt auch außerhalb der Biologie auf großes Interesse.

Bisher war es nicht möglich das Gewicht lebender Zellen und dessen Veränderung genau zu messen, weil es dafür keine geeignete Messmethode gab, wie die ETH Zürich am Donnerstag mitteilte. Nun haben Wissenschafter der Forschungsgruppe Biophysik in Zusammenarbeit mit der Universität Basel und dem University College London eine Zellwaage entwickelt.

Waage bis auf Billionstel Gramm genau
Damit können die Masse lebender Zellen und die Veränderung des Gewichts über die Zeit bestimmt werden - dies mit einer Auflösung von Millisekunden und Billionstel Gramm. Die Zellen werden in einer Zellkulturkammer gewogen. Dabei wird der Wiegearm, ein winziges, hauchdünnes, transparentes und mit Collagen oder Fibronektin (ein Glykoprotein; Anm.) beschichtetes Siliziumplättchen, zum Boden der Kammer heruntergefahren, stupst dort eine Zelle an und nimmt sie auf.

Für die Messungen hängt die Zelle an der Unterseite eines winzigen Federbalkens. Der Federbalken wird von der Seite mithilfe eines Lasers zum Schwingen angeregt. Ein zweiter Laser misst vorne die Schwingungen, zuerst ohne und dann mit Zelle. Aus der Differenz lässt sich die Masse der Zelle errechnen.

Zellinneres wird gleichzeitig auch gefilmt
Das Gewicht und dessen Veränderung wird auf einem Computerbildschirm als Kurve dargestellt. Zusätzlich zur Gewichtsmessung kann mit dem Fluoreszenzmikroskop, an dem die Messapparatur montiert ist, alles, was gleichzeitig im Innern der gewogenen Zellen vorgeht, gefilmt und beobachtet werden.　

Gewicht schwankt um bis zu vier Prozent
Beispielsweise kann so verfolgt werden, wie sich das Gewicht während Zellzyklus und Zellteilung verändert. So konnten die Wissenschaftler beobachten, dass das Gewicht lebender Zellen um ein bis vier Prozent schwankt, während sie ihr Gesamtgewicht regulieren. Tote Zellen hingegen zeigen diese Schwankungen nicht.

Firma arbeitet an serienreifem Gerät
Die Zellwaage stößt gemäß Mitteilung auf großes Interesse, sei dies bei Biologen, Medizinern, in der Pharmaindustrie und bei Materialwissenschaftler. In diesen Tagen stellen die Forscher ihre Zellwaage in der Fachzeitschrift "Nature" vor. Die neue Methode ist patent-rechtlich geschützt. Eine Schweizer Firma arbeitet an einem serienreifen Gerät.