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Serumfreie Systeme

Serumfreie Systeme
 
Die Zellkultur – d.h. die Kultivierung von aus lebenden Geweben isolierten Zellen in vitro (im Reagenz-Glas) – ist ein anerkanntes, wertvolles Werkzeug der biomedizinischen Forschung zur Gewinnung reproduzierbarer Daten. Daneben bietet es mögliche Ansätze für den Einsatz als Ersatz- und Ergänzungsmethode zum herkömmlichen Tierversuch. In neuerer Zeit werden mit Hilfe von Zellkulturen immer mehr hochwirksame Stoffe im großen Maßstab für Medizin und Forschung hergestellt (Insulin, Wachstumsfaktoren, Impfstoffe, monoklonale Antikörper, Blutgerinnungsfaktoren u.s.w.).

Zellen in vitro benötigen zum Wachstum Nährlösungen, so genannte Medien, die eine möglichst exakte Nachahmung der Situation in vivo (im lebenden Organismus) gewährleisten. Diese Medien - Mischungen von Nährstoffen, Aminosäuren, Vitamine, Salzen, Spurenelementen, Puffersubstanzen, Wachstumsfaktoren, Schutzstoffen und vielen anderen Komponenten - müssen für ein funktionsfähiges Zellkulturmedium mit meist natürlichen, hochkomplexen Zusätzen ergänzt werden. Tierische, aber auch humane Seren waren bis vor kurzem aus produktionstechnischen Gründen sowie mangels Alternativen das Mittel der Wahl.
Hormonelle Faktoren stimulieren Proliferation und Differenzierung der Zellen. Adhäsionsfaktoren begünstigen oder ermöglichen die Anheftung der Zellen an die Kulturgefäße (Biomatrix). Transport- und Bindungsproteine sorgen unter anderem für die Bereitstellung von Hormonen, Mineralien und Lipiden.
Serumproteine binden toxische Stoffe und stabilisieren sensible Wachstumsfaktoren
Diese Seren, meist fötales Rinderserum (FBS), können aber aus unterschiedlichen Gründen problematisch sein.
    • Die Zusammensetzung von Serum ist nicht konstant und variiert mit dem Alter der Föten, mit der Herkunft und Fütterung der Tiere und je nach Jahreszeit.
    • Die Serumchargen müssen vor dem Einsatz auf ihre Eignung aufwendig getestet werden.
    • Durch die von Natur aus gegebene nicht definierte und nicht konstante Zusammensetzung der Seren sind Versuchsergebnisse oft wenig aussagekräftig und oft nicht vergleichbar.
    • Einige Serumbestandteile (z. B. Hydrocortison) können auf bestimmte Zellen zytostatisch wirken (Glia-Zellen, Lungenepithelzellen).
    • Es besteht das Risiko einer Kontamination der Zellkultur durch Bakterien, Pilze, Mycoplasmen oder Viren aus dem Serum.
    • Durch das Serum können Kontaminationen mit TSEAgenzien (Transmissible Spongioform Encephalopathy) nicht vollständig ausgeschlossen werden.
    • Es besteht das Risiko einer Verunreinigung des Endproduktes mit Serumproteinen oder Pyrogenen.
    • Aus serumhaltigen Kulturen sind die Endprodukte schwieriger und technisch aufwendiger aufzureinigen.
    • Seren sind nicht immer in ausreichender Menge und Qualität verfügbar und zudem teuer.
Aufgrund der vielen Nachteile bei der Zellkultur mit serumhaltigen Nährmedien sind schon seit längerer Zeit erfolgreich Versuche unternommen worden, Zellkulturen unter serumfreien Bedingungen zu etablieren.
  • Besser definierte und reproduzierbare Formulierungen erlauben aussagekräftigere und vergleichbare Forschungsergebnisse.
  • Aufwendige Chargentestungen entfallen.
  • Eliminierung einer Quelle für mögliche infektiöse Agenzien (Prionen).
  • Erleichterung bei der Aufreinigung der Endprodukte.
  • Erfüllung von gesetzlichen Auflagen für die Herstellung von Medizinprodukten.
  • Reduktion von Verunreinigungen der Endprodukte durch Kulturrückstände.

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