Neue Spezialfolie für die Medikamentenentwicklung

Eine am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erarbeitete Methode könnte Wirkstofftests verlässlicher machen, die Entwicklung von Medikamenten beschleunigen und Tierversuche ersetzen. Grundlage sind dreidimensionale Zellkultursysteme, die die Bedingungen im menschlichen Körper besser widerspiegeln als in Petrischalen gezüchtete Kulturen. Die Forschenden nutzten dazu eine eigens entwickelte sauerstoffsensitive Folie. Ihre Ergebnisse präsentiert die Arbeitsgruppe nun im Fachjournal Organoids.

Sauerstoff in Zellkulturen messen – realitätsnahe Bedingungen ermöglichen

„Mit unserer Sensorfolie können wir den Sauerstoffgehalt an jedem Punkt in der direkten Mikroumgebung der Zellen optisch bestimmen“, erklärt Professor Eric Gottwald vom Institut für Funktionelle Grenzflächen des KIT. „Das ist relevant, weil Standardzellkulturen mit rund 18,6 Prozent Sauerstoff deutlich über den Werten im menschlichen Körper liegen. Das kann Stoffwechselprozesse im Labor verfälschen. Dank der präzisen Messung können wir den Sauerstoffgehalt gezielt so einstellen, dass die Stoffwechselprozesse in der Kultur einem echten Gewebe deutlich näherkommen.“

Die Forschenden sehen ihr System als Baustein der präklinischen Wirkstoffentwicklung. In ihrem Kultursystem passen auf einen Quadratzentimeter Folie bis zu 600 Mulden, in denen sich Zellen zu den gewünschten runden Aggregaten formen. So lassen sich viele Proben parallel untersuchen. Die Sauerstoffmessung ermöglicht nun auch die Erfassung sogenannter „Off-Target-Effekte“ von Medikamentenkandidaten. „Wir haben das System für die Charakterisierung von Cytostatika zur Krebstherapie verwendet und herausgefunden, dass diese bereits in niedrigen Konzentrationen die Zellatmung beeinflussen können“, so Gottwald. Diese Erkenntnis könnte helfen, Dosierungen zu optimieren und Nebenwirkungen zu reduzieren.

cka, 05.03.2026