Zellkulturparameter

• Anionen


  Negativ geladene Ionen
• Kationen


  Positiv geladene Ionen
• Logische Zellkulturparameter

  • Temperatur
  • Luftfeuchtigkeit
• Warmblüter haben eine Temperatur von 37°C
• Zellkultur von Fischen, Amphibien und Insekten haben eine Temperatur von 25-28°C
• Relative Luftfeuchtigkeit in der Zellkultur beträgt 95%
• Sauerstoffgehalt in Luft beträgt 21% (v/v)
• Sauerstoffgehalt im arteriellen Blut beträgt bis zu 13%
• partieller Sauerstoffgehalt in der Brutschrankatmosphäre beträgt normalerweise 95% Luft, 5% CO₂
• Ionenstärke des Mediums beträgt 290 mosm/kg H₂O
• Temperatur in der Zellkultur beträgt 37°C
• Sauerstofftransferrate (OTR)


  Abhängig von Diffusionsfläche und -strecke, Kulturbedarf
• Tumorzellen haben einen hohen O₂-Bedarf
• Stammzellen benötigen eine niedrige Sauerstoffatmosphäre von 2 bis 5%
• Massenkulturen haben einen hohen Sauerstoffbedarf
• HeLa-Zellen sind menschliche Epithelzellen eines Gebärmutterhalskrebses
• Zelldichte beträgt 5x10⁴ Zellen/cm²
• Sensorposition befindet sich 2 mm unterhalb der Mediumoberfläche
• Osmolarität


  • Konzentration aller gelösten Teilchen
• Basalmedium basiert auf isotoner Salzlösung
• Osmolarität


  Konzentration der gelösten Teilchen innerhalb und außerhalb einer Zelle
• Erythrozyten

  • Bikonkave Einzelzelle
  • in isotoner Umgebung
  • Konzentration der gelösten Teilchen innerhalb und außerhalb gleich
  • Form bleibt stabil
• Echinocyten


  • Stechapfelform
• Hyperton

  Höhere Osmolarität als das Zellinnere
• Sphärozyten


  • Zellvolumen nimmt zu, weil Wasser über den Aquaporin-1-Kanal aufgenommen wird (um Teilchen innerhalb zu verdünnen)
• Hypotone Umgebung


  Niedrigere Osmolarität als im Zellinneren
• Sphärozyten in hypotoner Umgebung


  • Wasser strömt durch Aquaporin-1-Kanal ein (um Teilchen innerhalb zu verdünnen)
  • Zellvolumen nimmt zu, Kugelform (verkürzte Lebensdauer)
• Aggregation von Erythrozyten: flache Zellen ohne Zellkern, brauchen gutes Oberflächen-Volumen Verhältnis, besondere Biegsamkeit, Geldrollenbildung zur Hämostase, Blutgerinnung und Gewebefunktion
• pH-Wert und Pufferung

  • pH-Optimum enzymatischer Reaktionen und Konformationen von Proteinen und DNA
  • CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
  • Ausweg in der Zellkultur zur Wahrung der Homöostase: Perfusion und/oder Pufferung
  • Verwendung von Puffersubstanzen wie HEPES oder Hydrogencarbonat
• Beispiel Hydrogencarbonat-Pufferung: Zugabe von NaHCO3 ins Medium und Begasung mit CO2 im Brutschrank
• Eigenschaften eines guten Puffers

  • pKa-Wert zwischen 6,0 und 8,0
  • Hohe Löslichkeit
  • Ungiftig
  • Minimaler Effekt auf biologische Reaktionen
  • Sehr geringe Absorption zwischen 240 nm und 700 nm
  • Enzymatische und hydrolytische Stabilität
  • Geringe Durchlässigkeit durch biologische Membranen
  • Minimale Änderungen bei Temperatur- oder Konzentrationsänderungen
  • Geringer Effekt bei geänderten ionischen Bedingungen
  • Geringe Wechselwirkungen mit anorganischen Kationen