Abstract
Oxygen is a crucial parameter for organotypic in vitro-cultures which are still performed under ambient atmosphere supplemented with 5 % CO2. This can lead to hyperoxia with its associated effects on signaling cascades and their effects on cellular behavior. Here, we describe a platform that enables real-time, label-free, optical oxygen (gradient) measurements in organotypic 3D-/organoid cultures thus allowing for physioxic culture and assay conditions in e. g. mito stress tests and substance testing.
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Literatur
Keeley TP, Mann GE (2019) Defining Physiological Normoxia for Improved Translation of Cell Physiology to Animal Models and Humans. Physiol Rev 99: 161–234
Timpano S, Guild BD, Specker EJ et al. (2019) Physioxic human cell culture improves viability, metabolism, and mitochondrial morphology while reducing DNA damage. FASEB J 33:5716–5728
Carreau A, El Hafny-Rahbi B, Matejuk A et al. (2011) Why is the partial oxygen pressure of human tissues a crucial parameter? Small molecules and hypoxia. J Cell Mol Med 15: 1239–1253
Leary TS, Klinck JR, Hayman G et al. (2002) Measurement of liver tissue oxygenation after orthotopic liver transplantation using a multiparameter sensor. A pilot study. Anaesthesia 57: 1128–1133
Rivera BK, Naidu SK, Subramanian K et al. (2014) Realtime, in vivo determination of dynamic changes in lung and heart tissue oxygenation using EPR oximetry. Adv Exp Med Biol 812: 81–86
Dmitriev RI, Papkovsky DB (2012) Optical probes and techniques for O2 measurement in live cells and tissue. Cell Mol Life Sci 69: 2025–2039
Giselbrecht S, Gietzelt T, Gottwald E et al. (2006) 3D tissue culture substrates produced by microthermoforming of pre-processed polymer films. Biomed Microdevices 8: 191–199
Gottwald E, Giselbrecht S, Augspurger C et al. (2007) A chip-based platform for the in vitro generation of tissues in three-dimensional organization. Lab Chip 7: 777–785
Grün C, Pfeifer J, Liebsch G et al. (2023) O2-sensitive microcavity arrays: A new platform for oxygen measurements in 3D cell cultures. Front Bioeng Biotechnol 11: 1111316
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Eric Gottwald
1985–1995 Biologiestudium mit Promotion im Bereich Biochemische Pharmakologie, Universität Köln. 1996–1999 PostDoc am Institut für Pharmakologie des Karlsruher Instituts für Technologie. 2000 AG-Leiter 3D-Zellkulturen. 2012 Habilitation im Bereich Technische Biologie. Seit 2014 außerplanmäßiger Professor für Technische Biologie am Institut für Funktionelle Grenzflächen des KIT.
Christoph Grün
2012–2017 Studium Chemische Biologie. 2017–2019 Wiss. Mitarbeiter in einem Ausgründungsprojekt des KIT. 2019–2020 Patent- und Innovationsschutz-Manager, Fernstudium Universität des Saarlandes, Saarbrücken und Universität KoblenzLandau. 2020–2023 Promotion zum Thema Sauerstoff-sensitive Mikrokavitätenarrays und seit 7/2023 PostDoc in der AG von Prof. Dr. Gottwald.
Gregor Liebsch
1991–1997 Chemiestudium, Regensburg. 2000 Promotion in Analytischer Chemie anschließend PostDoc. 2002–2010 Entwicklungsleitung Biocam GmbH. Seit 2010 Head of R&D Imaging Solutions, PreSens GmbH: Fluoreszenz-optische Sensorik und Bildgebung für die LifeSciences/Biotech für Monitoring des Energiemetabolismus an der Schnittstelle Forschung, Entwicklung und Vertrieb von Innovationen.
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Gottwald, E., Grün, C. & Liebsch, G. O2-sensitive Mikrokavitätenarrays: 3D-Zellkultursystem mit Sensorfunktion. Biospektrum 29, 758–761 (2023). https://doi.org/10.1007/s12268-023-2045-1
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