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  • Flow Cytometry für 
Forschung & Industrie
    Flow Cytometry für
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Flowzytometrie

Die Flowzytometrie ist im Vergleich zu anderen analytischen Methoden wie der Mikroskopie recht jung. Die ersten einfachen Zytometer wurden in den 1930er Jahren in Stockholm entwickelt. Schon die damals noch wenig ausgeklügelte Technologie ließ das große Potenzial erahnen und veranlasste viele Forscher, die Methode in den darauffolgenden Jahrzehnten voranzutreiben. Ein entscheidender Durchbruch gelang den deutschen Wissenschaftlern Göhde und Dittrich Ende der 1960er Jahre mit der Entwicklung des ersten Fluoreszenz-basierten Flowzytometers, des ICP 11. Das patentierte Verfahren gilt nach wie vor als Standard im Bereich der Flowzytometrie. Die vom Innovator Göhde gegründete Firma Partec (heute Sysmex Partec GmbH) stellte das ICP 11 anschließend kommerziell her und machte die Technologie über den Vertreiber Phywe AG so einem weltweiten Kreis von Anwendern zugänglich.

Die Technologie der Durchflusszytometrie

Mittels Flowzytometrie können verschiedene Eigenschaften einzelner Zellen oder anderer Partikel genauestens gemessen werden – und das sowohl quantitativ als auch qualitativ. Dafür werden die Zellen in Suspension zunächst angefärbt bzw. markiert und wandern anschließend einzeln durch die Messkammer, in der sie einen Laserstrahl kreuzen. Physikalische Eigenschaften wie die Größe und die innere Komplexität werden durch das Vorwärts- bzw. Seitwärtsstreulicht der Zellen dargestellt. Zelluläre Bestandteile wie DNA können mit Hilfe von Farbstoffen sichtbar gemacht werden. Außerdem kommen spezifische Antikörper zum Einsatz, die an fluoreszierende Farbstoffe gebunden sind und so bestimmte Proteine an der Zelloberfläche oder im Inneren markieren. Wenn die so markierten Zellen durch einen Strom aus isotonischer Flüssigkeit einzeln zum „Abfragepunkt“ im Zytometer geleitet werden und dort den Laserstrahl passieren, werden die Farbstoffmoleküle angeregt und fluoreszieren. Das emittierte Licht wird mit Hilfe einer optischen Bank im Zytometer spektral aufgetrennt. Die Menge des von den Zellen emittierten Lichts spiegelt dabei die Menge der gebundenen Antikörper wider. Die Lichtsignale werden von Photomultipliern erkannt und für die Computeranalyse digitalisiert. Sind alle Zellen nacheinander durch das Licht „marschiert“, erhält der Anwender sämtliche Informationen anschaulich in Diagrammform. Übrigens: Werden mehrere Fluorochrome mit ähnlichen Anregungs- und unterschiedlichen Emissionswellenlängen verwendet, können moderne Flowzytometer mit Hilfe der verschiedenen Farben etliche Zelleigenschaften gleichzeitig bestimmen. Dafür steht inzwischen eine große Auswahl an Fluoreszenzfarbstoffen mit einem weiten Spektrum zur Verfügung. Um sie optimal einzusetzen, sollten unter anderem die Anzahl der Laser und deren Wellenlängen, die Dichte der zu bestimmenden Antigene und mögliche spektrale Überlappungen bedacht werden.

Einsatzfelder der Flowzytometrie

Entwickelt wurde die innovative Technologie ursprünglich für Säugetierzellen, doch leistet sie heute weit darüber hinaus auf verschiedensten Gebieten wertvolle Dienste. Neben den klassischen Einsatzbereichen in der biomedizinischen Grundlagenforschung und der Anwendung in der Laborhämatologie hilft sie unter anderem Pflanzenwissenschaftlern und -züchtern, den Ploidiegrad und die Genomgröße ihrer Pflanzen zu analysieren und neue Forschungsperspektiven und Züchtungsstrategien zu entwickeln. Auch in der Wasseranalytik wird die Technologie eingesetzt: Mit ihrer Hilfe können beispielsweise bakterielle Verunreinigungen von Trinkwasser erkannt werden. Selbst in industriellen Prozessen der Lebensmittelindustrie spielt sie eine wichtige Rolle, z. B. zum Steuern von Fermentierungsprozessen. Und da Flowzytometer im eigentlichen Sinne Partikel und nicht Zellen zählen, werden sie sogar in der Papierherstellung verwendet, um dort Verunreinigungen durch klebende Bestandteile festzustellen.

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