Nachhaltigkeit im Labor geht uns alle an - Eppendorf Corporate
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Nr. 55 – 2021
> >
Nachhaltigkeit im Labor
geht uns alle an (BN 55) JULI 2021
Standardisiertes Auftauen von Zellen
mit Hilfe des Eppendorf ThermoMixer® C
SEITE 1
AURÉLIE TACHENY, SILVIA TEJERINA VARGAS, NATHALIE CHANDELIER, JEAN-FRANÇOIS HOET,
EPPENDORF APPLICATION TECHNOLOGIES, S.A., NAMUR, BELGIEN
> Erweiterung Ihrer Bioprozesse leichtgemacht
KATJA KAROW, INES HARTMANN, EPPENDORF AG, HAMBURG
Zusammenfassung standardmäßigen Auftaumethoden mit nach dem Auftauen hinsichtlich Zell-
diesem Programm in Hinblick auf Auf- morphologie, spontaner Differenzierung
Erfolgreiche Kryokonservierung ist ab-
tauleistung und Reproduzierbarkeit. In und Zellwachstum untersucht. Immun-
hängig von mehreren Faktoren, z. B. der
den Versuchen kommen sowohl Zelllinien färbung wurde durchgeführt, um die
Auswahl des Kryoprotektivs, den Lage-
als auch humane induzierte pluripotente Beibehaltung der Pluripotenz über vier
rungsbedingungen und den Gefrier- bzw.
Stammzellen (hiPSCs) zum Einsatz. aufeinanderfolgende Passagen nach
Auftaubedingungen. Da Zellen die Grund-
dem Auftauen zu bestätigen.
lage für zahlreiche nachfolgende An- Material und Methoden
wendungen sind, ist deren konsistente Reproduzierbarkeit des Auftauvorgangs
> Schneller zum Ergebnis kommen: Centrifuge 5910 Ri
Zellversuche
Qualität entscheidend. Der Eppendorf
Außerdem wurde die Reproduzierbar-
ThermoMixer C, in Kombination mit dem Zelllinien und hiPSCs wurden in 2 mL
keit der Temperaturbedingungen des
neuen Eppendorf SmartBlock™ cryo thaw, Kryogefäßen in einem Volumen von 1 mL
Eppendorf ThermoMixer C mit dem
wurde für das Auftauen von Zellen opti- in flüssigem Stickstoff nach Standard-
Wasserbad und hier zusätzlich mit der
miert. Wir zeigen hier, dass das integrier- verfahren eingefroren. Für das Auftauen
Erwärmung in der Hand verglichen. Hier-
te „Thawing cells“ Programm gut zum wurden drei verschiedene Methoden
für wurde die Temperatur der Probe in
Auftauen von Zelllinien und sogar von verwendet:
den Kryogefäßen während des Auftauens
empfindlichen Stammzellen geeignet ist
1. Eppendorf ThermoMixer C mit analysiert. Die Röhrchen wurden mit 1 mL
und im Vergleich zu herkömmlichen
Eppendorf SmartBlock cryo thaw Kryomedium befüllt und in flüssigem
Methoden reproduzierbarere Auftau-
und Programm Thawing cells Stickstoff eingefroren. Die Temperatur
bedingungen bietet.
> Ein neues Zeitalter des Pipettierens
wurde über 15 min ab Beginn des Auftau-
2. Wasserbad
Einleitung ens dokumentiert. Um die durchschnitt-
3. Raumtemperatur als Negativkontrolle liche Auftauzeit zu bestimmen, wurde als
Kryokonservierung ist eine Technologie
Ziel der Zustand definiert, in dem sich
zur langfristigen Lagerung lebender Alle Tests wurden in dreifacher Ausferti-
noch ein kleines Stück Eis im Röhrchen
Zellen bei kryogenen Temperaturen gung durchgeführt. Nach dem Auftauen
befindet, was zwischen −5 °C und 5 °C
unter Beibehaltung der strukturellen wurden die Zelllinien zentrifugiert und
der Fall ist. Alle Experimente wurden in
und funktionellen Integrität der Zellen. in frischem Medium resuspendiert. Die
dreifacher Ausfertigung durchgeführt.
Kryokonservierung umfasst das Einfrie- Zellen wurden bei 37 °C und 5 % CO 2
ren, die Lagerung und das Auftauen der inkubiert. Nach 96 h wurden sowohl Ergebnisse und Diskussion
Zellen. Das Prinzip einer erfolgreichen Morphologie als auch Vitalität analysiert.
Zellversuche
Kryokonservierung: langsames Einfrieren Die hiPSCs wurden nach dem Auftauen
und schnelles Auftauen. Eine kontrollier- auf einer mit Matrigel beschichteten Alle Zelllinien zeigten nach 96 h die
te Abkühlrate von −1 °C/min bis zum Er- Oberfläche in einem feeder layer freien gleiche hohe prozentuale Viabilität
reichen von −80 °C, gefolgt vom Transfer adaptierten Kulturmedium kultiviert (Abb. 1), eine normale Morphologie
in die Lagerung bei Ultratiefkühl-Tempe- und nach drei Tagen sowie während und ähnliche Konfluenz (Abb. 2) wie
raturen ist nötig, um den Zelltod durch zwei aufeinanderfolgenden Passagen die Wasserbadmethode.
Application Notes
intrazelluläre Eisbildung zu verhindern.
In Kombination mit ULT-Gefrierschrän-
Zellviabilität von Zelllinien 96 h nach dem Auftauen
ken ermöglichen spezielle Behälter die
120
Standardisierung des Einfriervorgangs. 110
100
Im Gegensatz dazu ist das Eintauchen
90
des Kryogefäßes in ein 37 °C Wasserbad
Zellviabilität [%]
80
die gängigste Auftaumethode. Eine 70
Standardisierung ist hier kaum möglich, 60
Standardisiertes Auftauen von Zellen mit Hilfe des Eppendorf ThermoMixer® C ∙
da sowohl die Eintauchtiefe als auch die 50
Bewegung des Kryogefäßes im Wasser 40
variieren. Außerdem kann das Wasser- 30
20
bad eine Kontaminationsquelle darstel-
10
len. Der Eppendorf ThermoMixer C
0
bietet in Kombination mit dem neuen Wasserbad SmartBlock Wasserbad SmartBlock Wasserbad SmartBlock
cryo thaw cryo thaw cryo thaw
Eppendorf SmartBlock cryo thaw ein CHO-K1 HEK293 S16
Programm zum Auftauen von Zellen.
PCR-Optimierung für Einzelmolekül-Experimente mit dem Mastercycler® X50 ∙ etc.
Wir untersuchen und vergleichen die Abb. 1: Zellviabilität von Zelllinien 96 h nach dem Auftauen. Das Wasserbad wurde als 100 % Referenzwert eingesetzt.
Your local distributor: www.eppendorf.com/contact
Eppendorf AG · Barkhausenweg 1 · 22339 Hamburg · Germany · E-Mail: eppendorf@eppendorf.com · www.eppendorf.com
2 EDITORIAL · WILLKOMMEN
Impressum
Herausgeber
Eppendorf AG, Barkhausenweg 1,
22339 Hamburg, Deutschland
Telefon: + 49 40 53 801- 0
Fax: + 49 40 53 801- 556
E-Mail: bionews@eppendorf.de
www.eppendorf.com/bionews
Redaktionsteam
Berrit Hoff (Projektleitung),
Dr. Jan-Hendrik Bebermeier,
Dr. Tanja Musiol, Natascha Weiß
Gestaltung
Holger Paulsen Grafik-Design, Hamburg
Druck
MOD Offsetdruck GmbH, Dassow
Bildnachweis
Alle Bilder Eppendorf AG. Ausnahmen:
S. 1: Westend61/Getty Images; S. 7:
Getty Images; S. 13: Plan International/
Willkommen Sandra Gätke; S. 14 links: Sameer A. Khan;
rechts: EMBL Photolab
Kontakt
bei einer neuen BioNews-Ausgabe. Das Thema Nachhaltigkeit nimmt seit einigen Eppendorf Vertrieb Deutschland GmbH
Jahren enorm an Fahrt auf, im privaten ebenso wie im wissenschaftlichen Bereich. Peter-Henlein-Str. 2
Unser Leitartikel informiert Sie über bereits durchgeführte Maßnahmen bei Eppendorf, 50389 Wesseling-Berzdorf
unsere ganzheitliche Betrachtungsweise sowie unser künftiges Engagement bei diesem Tel. 01803 - 255911
facettenreichen und anspruchsvollen Thema (S. 4 – 5). (0,09 €/min aus dem Festnetz,
> Mobilfunk max. 0,42 €/min) >
Ein Highlight in diesem Jahr ist die Einführung unserer neuen Centrifuge 5910 Ri. Mit E-Mail: vertrieb@eppendorf.de
ihr kommen Sie schneller zum Ergebnis, denn bei der Entwicklung des Touch Interface
Vertrieb Schweiz
haben wir auf eine extrem einfache Bedienung geachtet und dies durch mehrfache
Vaudaux-Eppendorf AG
Kundentests überprüfen lassen (S. 6 – 7).
Im Kirschgarten 30
Lang, lang ist es her! 1958 wurde eine „Vorrichtung zum schnellen und exakten Pipet- 4124 Schönenbuch/Basel
tieren kleiner Flüssigkeitsmengen“ zum Patent angemeldet und vor 60 Jahren als erste Tel. (061) 4821414
industriell gefertigte Kolbenhubpipette von Eppendorf auf den Markt gebracht – der E-Mail: eppendorf@eppendorf.ch
Beginn einer großen Erfolgsgeschichte (S. 10). Und auch im heutigen digitalen Zeitalter
Vertrieb Österreich
tun wir unser Bestes, um unsere Anwender für die Anforderungen im Labor der Zukunft
Eppendorf Austria GmbH
zu rüsten. Der neu eingeführte VisioNize® pipette manager ist unser erster Schritt zum
Donau-City-Str. 11-13, 1220 Wien
umfassenden digitalen Liquid Handling (S. 11).
Tel. (01) 8901364 - 0
Lesen Sie außerdem über das neue Eppendorf Conical Tube SnapTec® 50 (S. 8), Lösun- E-Mail: office@eppendorf.at
gen für die Erweiterung Ihrer Bioprozess-Systeme (S. 9) und vieles mehr. Nicht zu ver-
Hinweise
gessen: wie immer vier kompakte Application Notes und unser beliebtes Gewinnspiel.
Ihre Beiträge sind willkommen. Für unver-
langt eingesandte Manuskripte wird keine
Ihr Eppendorf BioNews-Team Verantwortung übernommen. Die Einfüh-
rung von Produkten kann in verschiedenen
Märkten zu unterschiedlichen Zeitpunkten
erfolgen. Wir beraten Sie gern.
Aus Gründen der besseren Lesbarkeit und
ohne jede Diskriminierungsabsicht wird
im Text ausschließlich eine Form genutzt,
die alle Geschlechter einbezieht.
Irrtum und technische Änderungen
vorbehalten. Alle Rechte vorbehalten,
einschließlich der Grafiken und Bilder.
Markenhinweise auf Seite 14.
PS: Möchten Sie uns etwas mitteilen zur BioNews? Haben Sie Ideen und Wünsche? Dann schreiben Sie eine Mail an © Copyright Eppendorf AG, Juli 2021.
bionews@eppendorf.de. Wir freuen uns auf Ihr Feedback!
Klimaneutral gedruckt in Deutschland.
INHALT 3
7 9 11
IM BLICKPUNKT Nachhaltigkeit im Labor geht uns alle an 4–5
LABORPRAXIS Erweiterung Ihrer Bioprozesse leichtgemacht 9
VisioNize® Lab Suite: Bleiben Sie mit Ihrem Labor verbunden 12
INNOVATION Schneller zum Ergebnis kommen: Centrifuge 5910 Ri 6 –7
„Done in a Snap“: SnapTec macht den Unterschied
®
8
Ein neues Zeitalter des Pipettierens 11
NEWS / TIPPS Freezer Challenge: Wer ist der Gewinner 2021? 5
> >
Stolzer Besitzer eines Eppendorf-Produkts? 7
Ein Meisterstück des Pipettierens feiert 60. Geburtstag 10
Pipettenservice: Sind Ihre Ergebnisse zuverlässig? 11
Ist die Ergonomie beim Pipettieren wichtig? 12
Das Eppendorf Life Improving Program 13
Entdecken Sie Eppendorf als Arbeitgeber 13
Eppendorf-Preisträger 2020/2021: Chris Zimmerman & Tanmay Bharat 14
SERVICE Markenhinweise 14
Preisrätsel: Move It® Pipette zu gewinnen 15
A. TACHENY, S. T. VARGAS, N. CHANDELIER, J.-F. HOET, K. KAROW, I. HARTMANN
(BN 55) JULI 2021 SEITE 1
Standardisiertes Auftauen von Zellen
mit Hilfe des Eppendorf ThermoMixer® C
AURÉLIE TACHENY, SILVIA TEJERINA VARGAS, NATHALIE CHANDELIER, JEAN-FRANÇOIS HOET,
EPPENDORF APPLICATION TECHNOLOGIES, S.A., NAMUR, BELGIEN
KATJA KAROW, INES HARTMANN, EPPENDORF AG, HAMBURG
Standardisiertes Auftauen von Zellen mit Hilfe 1– 2
Zusammenfassung
Erfolgreiche Kryokonservierung ist ab-
hängig von mehreren Faktoren, z. B. der
standardmäßigen Auftaumethoden mit
diesem Programm in Hinblick auf Auf-
tauleistung und Reproduzierbarkeit. In
den Versuchen kommen sowohl Zelllinien
nach dem Auftauen hinsichtlich Zell-
morphologie, spontaner Differenzierung
und Zellwachstum untersucht. Immun-
färbung wurde durchgeführt, um die
des Eppendorf ThermoMixer ® C
Auswahl des Kryoprotektivs, den Lage-
als auch humane induzierte pluripotente Beibehaltung der Pluripotenz über vier
rungsbedingungen und den Gefrier- bzw.
Stammzellen (hiPSCs) zum Einsatz. aufeinanderfolgende Passagen nach
Auftaubedingungen. Da Zellen die Grund-
dem Auftauen zu bestätigen.
lage für zahlreiche nachfolgende An- Material und Methoden
MURIEL ART, NATHALIE CHANDELIER, DOMINIK MILLER, ULRIKE GAST
wendungen sind, ist deren konsistente Reproduzierbarkeit des Auftauvorgangs
Zellversuche
Qualität entscheidend. Der Eppendorf
Außerdem wurde die Reproduzierbar-
ThermoMixer C, in Kombination mit dem Zelllinien und hiPSCs wurden in 2 mL
keit der Temperaturbedingungen des
neuen Eppendorf SmartBlock™ cryo thaw, Kryogefäßen in einem Volumen von 1 mL
Eppendorf ThermoMixer C mit dem
Minimierung des Scherstresses bei Verwendung
wurde für das Auftauen von Zellen opti- in flüssigem Stickstoff nach Standard-
3–4
Wasserbad und hier zusätzlich mit der
miert. Wir zeigen hier, dass das integrier- verfahren eingefroren. Für das Auftauen
Erwärmung in der Hand verglichen. Hier-
te „Thawing cells“ Programm gut zum wurden drei verschiedene Methoden
für wurde die Temperatur der Probe in
Auftauen von Zelllinien und sogar von verwendet:
den Kryogefäßen während des Auftauens
empfindlichen Stammzellen geeignet ist
1. Eppendorf ThermoMixer C mit analysiert. Die Röhrchen wurden mit 1 mL
von Liquid Handling-Systemen
und im Vergleich zu herkömmlichen
Eppendorf SmartBlock cryo thaw Kryomedium befüllt und in flüssigem
Methoden reproduzierbarere Auftau-
und Programm Thawing cells Stickstoff eingefroren. Die Temperatur
bedingungen bietet.
wurde über 15 min ab Beginn des Auftau-
2. Wasserbad
Einleitung ens dokumentiert. Um die durchschnitt-
3. Raumtemperatur als Negativkontrolle liche Auftauzeit zu bestimmen, wurde als
Kryokonservierung ist eine Technologie
Ziel der Zustand definiert, in dem sich
zur langfristigen Lagerung lebender Alle Tests wurden in dreifacher Ausferti-
noch ein kleines Stück Eis im Röhrchen
Zellen bei kryogenen Temperaturen gung durchgeführt. Nach dem Auftauen
befindet, was zwischen −5 °C und 5 °C
unter Beibehaltung der strukturellen wurden die Zelllinien zentrifugiert und
der Fall ist. Alle Experimente wurden in
C. A. MARRANO, V. CASSINA, F. MANTEGAZZA
und funktionellen Integrität der Zellen. in frischem Medium resuspendiert. Die
dreifacher Ausfertigung durchgeführt.
Kryokonservierung umfasst das Einfrie- Zellen wurden bei 37 °C und 5 % CO 2
ren, die Lagerung und das Auftauen der inkubiert. Nach 96 h wurden sowohl Ergebnisse und Diskussion
Zellen. Das Prinzip einer erfolgreichen Morphologie als auch Vitalität analysiert.
Zellversuche
PCR-Optimierung für Einzelmolekül-Experimente
Kryokonservierung: langsames Einfrieren Die hiPSCs wurden nach dem Auftauen
5–6
und schnelles Auftauen. Eine kontrollier- auf einer mit Matrigel beschichteten Alle Zelllinien zeigten nach 96 h die
te Abkühlrate von −1 °C/min bis zum Er- Oberfläche in einem feeder layer freien gleiche hohe prozentuale Viabilität
reichen von −80 °C, gefolgt vom Transfer adaptierten Kulturmedium kultiviert (Abb. 1), eine normale Morphologie
in die Lagerung bei Ultratiefkühl-Tempe- und nach drei Tagen sowie während und ähnliche Konfluenz (Abb. 2) wie
mit dem Mastercycler® X50 mit 2D-Gradient
raturen ist nötig, um den Zelltod durch zwei aufeinanderfolgenden Passagen die Wasserbadmethode.
intrazelluläre Eisbildung zu verhindern.
In Kombination mit ULT-Gefrierschrän-
Zellviabilität von Zelllinien 96 h nach dem Auftauen
ken ermöglichen spezielle Behälter die
120
Standardisierung des Einfriervorgangs. 110
100
Im Gegensatz dazu ist das Eintauchen
90
des Kryogefäßes in ein 37 °C Wasserbad
Zellviabilität [%]
80
die gängigste Auftaumethode. Eine 70
Standardisierung ist hier kaum möglich, 60
AMANDA SUTTLE, JOHN LONGSWORTH, MA SHA
da sowohl die Eintauchtiefe als auch die 50
Bewegung des Kryogefäßes im Wasser 40
variieren. Außerdem kann das Wasser- 30
7– 8
20
bad eine Kontaminationsquelle darstel-
Wie der Scale Up Assist des BioFlo® 720 Bioprozess-Kontrollsystems
10
len. Der Eppendorf ThermoMixer C
0
bietet in Kombination mit dem neuen Wasserbad SmartBlock Wasserbad SmartBlock Wasserbad SmartBlock
cryo thaw cryo thaw cryo thaw
Eppendorf SmartBlock cryo thaw ein CHO-K1 HEK293 S16
Programm zum Auftauen von Zellen.
Wir untersuchen und vergleichen die Abb. 1: Zellviabilität von Zelllinien 96 h nach dem Auftauen. Das Wasserbad wurde als 100 % Referenzwert eingesetzt.
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Ihren Workflow für die Antikörperproduktion unterstützt
4 IM BLICKPUNKT · NACHHALTIGKEIT IM LABOR GEHT UNS ALLE AN
JAN-HENDRIK BEBERMEIER, EPPENDORF AG
Nachhaltigkeit im Labor
geht uns alle an
Wann immer es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft um das Thema Nachhaltigkeit geht, gibt es einige „Bau-
stellen“. Von energiefressenden ULT-Gefrierschränken, Behältern mit biologischem, chemischem oder radioaktivem
Abfall bis hin zu großen Säcken mit gebrauchten Plastikspitzen und -röhrchen. Hinzu kommen Verpackungsmaterial,
Geräte mit hohem Geräuschpegel oder unergonomischer Handhabung, 24/7-Wissenschaftsjobs, begrenzte Arbeits-
verträge, limitierte Budgets, usw. Das Thema Nachhaltigkeit im Labor hat viele Facetten.
sungen durchgeführt. Wir waren stolz auf Wie weit können wir gehen?
die Ergebnisse. Aber das Konzept kam zu
Trotz aller Anforderungen an eine ver-
früh: Energieeffizienz im Labor stand da-
besserte Nachhaltigkeit gibt es im Labor
mals noch nicht im Fokus.
eine besondere Situation: Die Sicherheit
> Der Wandel ist da der Mitarbeiter, verbunden mit der Si- >
cherheit für die Proben, steht im Mittel-
Mittlerweile erwarten immer mehr Kun-
punkt, umrahmt von nachhaltigem Fort-
den Nachhaltigkeitsfakten zu unseren
schritt. Einweggefäße und -spitzen sind
Produkten. Für unser Freezer-Team ist
in vielen Laboren aufgrund der Reinheit
das seit Jahren Tagesgeschäft; geringe-
und des Risikos der Proben obligatorisch;
rer Stromverbrauch und grüne Kühl
hierdurch wird allerdings viel Plastikmüll
flüssigkeiten sind gesetzt. Bei den Ver-
erzeugt.
brauchsmaterialien bieten die neuen
Nachhaltigkeit wird in der Gesellschaft
Einweg-Racks für Pipettenspitzen eine Trotz guter Ideen kann dieser Plastikmüll
immer wichtiger. Überall dort, wo wir im
Materialeinsparung von bis zu 35 %. In- immer noch nicht effizient recycelt wer-
privaten Bereich interagieren, geht es
terne Projekte für weitere Verbesserun- den, z.B. aufgrund regulativer Vorgaben
immer mehr um Nachhaltigkeit. Das
gen und das Recycling von Materialien bei biologischer, chemischer oder radio-
Gleiche gilt für unsere Interaktion mit
haben begonnen. aktiver Gefährdung.
Ihnen, unseren Kunden in den Laboren
weltweit. Wurde das Thema Nachhaltig-
keit noch vor wenigen Jahren hauptsäch-
lich von engagierten Mitarbeitern in aka-
demischen Instituten und forschenden
Unternehmen vorangetrieben, ist seit
längerem ein spürbarer Wandel zu ver-
zeichnen. Einkaufsabteilungen wie auch
Beschaffungsplattformen fragen nach,
und wir sehen ein wachsendes Interesse
an Eppendorf und unserem Nachhaltig-
keitsansatz.
Rückschau
Unser Zentrifugenteam startete 2009 ein
grünes Nachhaltigkeitsprojekt. Wir stellten
bei einer neuen Zentrifuge fest, dass die
Energieeinsparung höher als erwartet war.
Um verlässliche Daten zu erhalten, wurden
standardisierte Läufe entwickelt und Mes- Neue Einweg-Racks für Pipettenspitzen mit bis zu 35 % Materialeinsparung
NACHHALTIGKEIT IM LABOR GEHT UNS ALLE AN · IM BLICKPUNKT 5
ance und menschlichem Wohlergehen
sowie in Hinblick auf Datensicherheit
und unsere Rolle als verantwortungsvolle News
Bürger in der Gesellschaft.
Diese Betrachtung beginnt vor dem Pro- Wer ist der
dukt; sie umfasst Eppendorf als Arbeit-
geber wie auch als Kunden gegenüber Gewinner 2021?
unseren Lieferanten. So setzt ein eigener
Verhaltenskodex die Messlatte sowohl Für die International Freezer Challenge
für Mitarbeiter als auch für unsere Liefer- 2021 haben sich das International Institute
kette. Unser soziales Verhalten beinhaltet for Sustainable Laboratories (I2SL) und
den respektvollen Umgang miteinander, My Green Lab erneut zusammengetan, um
achtet das geistige Eigentum anderer, das beste Konzept zur Verbesserung der
hält sich an Fakten und macht uns zu ver- Kühllagerung zu prämieren.
lässlichen Partnern für unser Gegenüber.
Diese Erwartungen sind klar definiert
und Gegenstand kontinuierlicher Verbes-
serungen und Lernprozesse.
Die Optimierung unseres Produktdesigns
für eine verbesserte ergonomische Hand-
habung begann in den 1970er Jahren. Nutzer von ULT-Freezern sollen sich mit
CryoCube® Ultratiefkühlgerät, mit touchscreen interface, Heute unterstützt das in allen Produkten Kollegen aus der ganzen Welt messen.
umweltfreundlichen Kältemitteln und Luftkühlung von Eppendorf umgesetzte PhysioCare Die Teilnehmer können Punkte sammeln,
Concept® das Wohlbefinden unserer An- indem sie Maßnahmen aus den Bereichen
> Die Sicherheit wertvoller Proben steht
wender. Good Management Practices, Temperature
>
für uns immer an oberster Stelle. Zum
Tuning und anderen Bereichen ergreifen
Beispiel muss die eingestellte Temperatur Nachhaltigkeit: eine kontinuierliche
sowie Informationen über Best Practices
für das Zentrifugieren von empfindlichen Reise
weitergeben.
RNA-Proben während des gesamten
Wissenschaft basiert auf Fakten. Aussagen
Prozesses exakt gehalten werden, um Für Eppendorf steht Nachhaltigkeit an
wie „Unser Produkt ist im Vergleich zu
die Zuverlässigkeit der Daten sowie die erster Stelle. Daher sind wir stolz darauf,
anderen nachhaltiger“, werden von For-
Reproduzierbarkeit des Vorgangs ge- ein Sponsor dieser Challenge zu sein.
schern auf vielerlei Weise hinterfragt.
währleisten zu können. Die langsame
Die Analyse und Verbesserung von Nach- Freezer Challenge-Erfolge 2019 und 2020
„Recovery“ eines ULT-Freezers nach dem
haltigkeitsaspekten erfordern Wissen
Öffnen mag zwar Energie sparen, aber Sie 2019: 41 Organisationen mit 400 Laboren
und intensive Arbeit. Keine der Nachhaltig-
setzen damit 50.000 hochwertige Proben weltweit; Einsparung ~2,4 Millionen kWh/
keitsherausforderungen lässt sich schnell
einem Risiko aus. Jahr; dies entspricht einer Reduzierung der
oder einfach lösen. Aber sie alle verlan-
Kohlenstoffemissionen um ~1.700 Tonnen.
Durch den Einsatz neuer, innovativer Tech- gen, dass Hersteller und Kunden einander
nologien kann sowohl der Ressourcenver- zuhören und zusammenarbeiten. Diese 2020: 88 Organisationen mi 218 Laboren
brauch während der Produktion als auch Arbeit ist nie zu Ende, sondern eine kon- weltweit; Einsparung ~3,2 Millionen kWh/
der Stromverbrauch während der Nutzung tinuierliche Reise, bei der wir uns im stän- Jahr; dies entspricht einer Reduzierung der
optimiert werden. Auch kleine Verbesse- digen Dialog mit unseren Stakeholdern Kohlenstoffemissionen um ~2.260 Tonnen
rungen optimieren die Langlebigkeit von verständigen. Wir forschen an neuen
Und 2021?
Geräten und tragen so zu mehr Nachhal- Technologien, alternativen Materialien
tigkeit bei. und Konzepten. Jede dieser Veränderun- Die Ergebnisse für 2021 standen bei
gen hat das Potenzial, zum Fortschritt im Redaktionsschluss noch nicht fest. Die
Jenseits von Grün
Bereich der Nachhaltigkeit beizutragen. Challenge 2021 endete am 1. Juli 2021.
Der grüne Gedanke mag der bekannteste Welche Teams gewonnen haben und
Mehr Informationen unter
sein, tatsächlich umfasst Nachhaltigkeit wieviel Energie eingespart wurde, er
www.eppendorf.com/sustainability
jedoch ökologische, soziale und ökono- fahren Sie ab Oktober 2021 unter
mische Faktoren. https://www.freezerchallenge.org/
So berücksichtigen wir bei Eppendorf
die gesamte Lieferkette und definieren
unseren Einfluss auf die Nachhaltigkeit in
Bereichen wie Klimawandel und Nutzung
natürlicher Ressourcen, sozialer Compli-
6 INNOVATION · SCHNELLER ZUM ERGEBNIS KOMMEN: CENTRIFUGE 5910 Ri
NICOLE SEELIGMÜLLER, EPPENDORF AG
Schneller zum Ergebnis kommen:
Centrifuge 5910 Ri
Große Tischzentrifugen werden oft von vielen Anwendern gemeinsam genutzt, jeder davon mit unterschiedlichen
Anwendungen und Anforderungen. Dazu müssen Rotoren, Becher oder Adapter getauscht sowie Parameter neu
eingestellt bzw. vor dem Start überprüft werden. Mit der neuen Eppendorf Touch-Interface Centrifuge 5910 Ri
gehören diese zeitraubenden und fehleranfälligen Tätigkeiten endlich der Vergangenheit an. Sie wurde entwickelt,
um Ihre täglichen Zentrifugationsaufgaben zu vereinfachen, damit Sie sich auf das konzentrieren können, was
wirklich wichtig ist: Ihre Ergebnisse.
freundlichkeit mittels des System Usability
Scale (SUS) bestimmt: Hier zeigte sich ein
finaler Score von 93, der weit über dem
durchschnittlichen SUS Score von 68 liegt
(https://measuringu.com/sus).
> >
Die tägliche Nutzung ist somit denkbar
einfach. Auf dem Home-Bildschirm findet
der Nutzer mehrere Möglichkeiten, das
Gerät zu bedienen: die einzigartige Favori-
tenfunktion sowie die Programmfunktion
und ein Usermanagement sind dabei die
wichtigsten.
Mittels der Favoriten lassen sich für die
Parameter Zeit, Geschwindigkeit und
Temperatur die vier jeweils am häufigs-
ten genutzten Werte abspeichern und
per Klick auswählen – eine Änderung der
Parameter ist somit innerhalb von drei
Klicks abgeschlossen, was die Fehleran-
fälligkeit stark reduziert.
Zentrifugieren – mehr als nur „Drehen“ Unerfahrenheit Flüchtigkeitsfehler passie- Noch schneller ist die Nutzung der
ren, z.B. bei der korrekten Auswahl von Programmfunktion: Um ein Programm
Sicherlich kennen Sie diese oder ähnli-
rpm oder rcf bzw. bei der Anpassung der anzulegen, werden die gewünschten
che Situationen im Labor: Im Laufe einer
Bremsrampen oder der „at set rpm“ Funk- Parameter inkl. Einstellungen zu Brems-
Versuchsreihe werden viele Aufgaben
tion. Fehlbedienungen dieser Art führen rampen und „at set rpm“ ausgewählt und
parallel durchgeführt. Eine Herausforde-
häufig dazu, dass der Lauf wiederholt mit dem gewünschten Programmnamen
rung dabei ist, dass Laborgeräte wie z.B.
werden muss, im schlimmsten Fall droht wie z. B. „Pelletieren von E. coli“ abge-
Multipurpose-Zentrifugen dazu mit ande-
sogar der Verlust der Probe. speichert. Durch das Aufrufen des Pro-
ren Kollegen geteilt werden müssen. Dies
gramms ist die Einstellung in Sekunden-
hat zur Folge, dass für die eigenen Gefäß- Anwender im Fokus der Entwicklung
schnelle erledigt – Flüchtigkeitsfehler
typen evtl. ein Tausch des Rotors bzw. von
Bei der Entwicklung des User Interface ausgeschlossen – und eine gute Repro-
Bechern oder Adaptern vorgenommen
der Centrifuge 5910 Ri haben wir auf eine duzierbarkeit der Ergebnisse ist gege-
und neue Lauf-Parameter eingestellt wer-
extrem einfache Bedienung geachtet und ben. Auch Nutzer, die zum ersten Mal
den müssen.
dies durch mehrfache Kundentests über- mit dem Gerät arbeiten, können intuitiv
Dabei kann es vorkommen, dass aufgrund prüfen lassen. In einem finalen Kundentest sofort mit der Bedienung des Touch User
stressiger Situationen oder auch durch haben wir darüber hinaus die Anwender- Interface starten.
SCHNELLER ZUM ERGEBNIS KOMMEN · INNOVATION 7
Tipp
Stolzer Besitzer
eines Eppendorf-
Produkts?
Eppendorf ist eine Herzensangelegenheit.
Und Herzensangelegenheiten bleiben
Ihnen – ein Leben lang. Genau wie unsere
Produkte.
Haben Sie kürzlich ein Eppendorf-Produkt
gekauft? Wenn Sie sich ein paar Minuten
Zeit nehmen, um Ihre Produkte zu regis
trieren, können Sie Ihr Kundenerlebnis
Programmfunktion des Centrifuge 5910 Ri Touch User Interface
noch mehr verbessern. Registrieren Sie
Ungeschlagene Vielseitigkeit zu jeder Zeit, von jedem Ort und jedem Ihre Produkte entweder über die Website
Gerät aus Ihre Daten einsehen können. oder die Eppendorf App und genießen Sie
Unsere Testkunden waren aber nicht nur
Arbeiten Sie in einem regulierten Um- exklusive Vorteile. Es ist genauso einfach
von der überdurchschnittlich guten Bedie-
feld? Mit dem eLabJournal ist Ihr Labor wie es klingt.
nerfreundlichkeit des Gerätes angetan:
in der Lage, den gesetzlichen Richtlinien
> Neben dem ansprechenden Gerätedesign
der ISO zu folgen und in Übereinstim-
>
wurden von vielen Kunden der sehr leise
mung mit der Good Laboratory Practice
Betrieb und die große Auswahl von 10
(GLP) zu arbeiten. Versuche können ge-
verschiedenen Rotoren sowie das einzig-
mäß FDA 21 CFR part 11 elektronisch un-
artige Universal-Konzept für den Haupt-
terzeichnet und gegengezeichnet und so
ausschwingrotor genannt. Dieses ermög-
vor weiterer Modifizierung geschützt
licht das Zentrifugieren von konischen
werden.
Gefäßen, Platten und 250 mL-Flaschen,
ohne dass Becher oder Adapter ge- Ihre Vorteile:
tauscht werden müssen. So vereinfacht
>> Mit jeder Produktregistrierung sammeln
die Centrifuge 5910 Ri Ihren Laboralltag
Sie bis zu 100 epPoints®, die Sie in
erheblich.
unserem Prämien-Shop einlösen
Fit für die Zukunft können. Darüber hinaus erhalten Sie
einen 10 %-Gutschein für Ihren nächs-
Last but not least unterstützt Sie die
ten Einkauf in unserem eShop.
Centrifuge 5910 Ri auf dem Weg zum
papierlosen Labor der Zukunft. Die Doku- >> Nehmen Sie an unserer Produktregis
mentation aller durchgeführten Läufe, trierung teil und gewinnen Sie exklusive
inklusive Veränderungen der Parameter Preise. Jede Registrierung erhöht Ihre
während des Laufs, können per USB als Daten-, Proben- und Protokollmanagement mit eLabJournal Chancen auf einen der ersten Preise.
PDF- oder CSV-Datei exportiert und in der Also – worauf warten?
Mehr Infos zur Centrifuge 5910 Ri
eLabJournal® Software von Eppendorf,
finden Sie unter: www.eppendorf.com/ >> Registrieren Sie Ihre Produkte innerhalb
einer vollständig integrierten Lösung für
accelerate-your-research von drei Monaten nach dem Kauf und
das Daten-, Proben- und Protokollmanage-
erhalten Sie zusätzlich drei Monate
ment in Ihrem Labor, dokumentiert wer- Mehr Infos zum eLabJournal gibt es unter:
Garantie* auf ausgewählte Geräte.
den. So optimieren Sie sehr einfach Ihren www.eLabJournal.com
Laborablauf, indem Sie Forschungsdaten Welche Produkte Sie registrieren können
Die Centrifuge 5910 Ri in Aktion:
dokumentieren und durchsuchen, Proben- erfahren Sie auf www.eppendorf.com/
sammlungen verfolgen, Protokolle oder productregistration
SOPs verwalten und die Bestellung von
*Informationen zu teilnehmenden Produkten
Laborbedarf zentralisieren. Der Zugriff und Ländern sowie die Bedingungen für die
auf das elektronische Laborbuch ist Preisauslosung finden Sie auf www.eppendorf.
com/productregistration. Aktionsende ist der
web-basiert, so dass Sie über die App 31.12.2021.
8 INNOVATION · „DONE IN A SNAP“: SNAPTEC® MACHT DEN UNTERSCHIED
BRIGITTE KLOSE, EPPENDORF AG
„Done in a Snap“:
SnapTec® macht den Unterschied
In diesem Artikel möchten wir Ihnen ein neues Mitglied der Eppendorf Conical Tubes Familie vorstellen. Das neue
Eppendorf Conical Tube SnapTec 50 verfügt über den gleichen patentierten* SnapTec-Schnappdeckel wie die 2019
eingeführten Eppendorf Conical Tubes 25 mL. Die neue Gefäßvariante hat die gleichen Abmessungen wie ein 50 mL
konisches Schraubdeckelgefäß und ist ideal geeignet für die sichere, optimierte und schnellere Handhabung von
Probenlösungen bis zu 45 mL.
Zu den am häufigsten verwendeten Labor Die Herstellung erfolgt aus hochwertigen Roh-
gefäßen gehören konische Gefäße mit Schraub- stoffen unter Verzicht auf Gleitmittel, Weichmacher
deckel, die in einer Vielzahl von und Biozide – für höchste Probenintegrität, hohe
Laborverfahren eingesetzt wer- g-Safe®-Zentrifugationsbeständigkeit sowie opti-
den. Typische Anwendungen male Sichtbarkeit von Proben und Pellets.
> sind die Probenentnahme und
>
Das entscheidende, innovative Detail ist der SnapTec-
-vorbereitung, die Herstellung von
Schnappdeckel. Er ermöglicht einhändiges Öffnen
Puffern, Aliquots oder Arbeitslösun-
und Schließen und somit einen reibungslosen Ar-
gen, die Zentrifugation,
beitsablauf, besonders in Routine- und mehrstufi-
die Probenlagerung über
gen Protokollen. Der Deckel ist fest mit dem Gefäß
längere Zeit sowie der
verbunden und kommt so nicht mit dem Labortisch
Probentransport; und dies
in Berührung. Das Risiko einer Kreuzkontamination
vor allem in der Zellkultur, der Bakterienkultur
wird reduziert und die Verwechslung mit anderen
sowie der Protein- und DNA-/RNA-Extraktion.
Deckeln ausgeschlossen. Darüber hinaus eröffnet
In diesen Anwendungsbereichen müssen Gefäße
die Möglichkeit, das SnapTec 50 Gefäß autoklavieren
speziellen Anforderungen genügen. Die wichtigste
zu können, neue Anwendungsbereiche.
ist kontaminationsarmes Arbeiten, gefolgt von ein
fachem Öffnen und Schließen des Gefäßes – für „45 in 50“
einen reibungslosen Arbeitsfluss. Auch sollten die
Auch wenn, technisch bedingt, das garantierte
Gefäße möglichst autoklavierbar sein.
Nennvolumen des Eppendorf Conical Tube
Um diese besonders nachgefragten Eigenschaften SnapTec 50 „nur“ 45 mL beträgt, sind damit mehr
in einem neuen Gefäß zu vereinen, hat Eppendorf als 75 % aller Hauptanwendungen abgedeckt.
eine Lösung entwickelt, die auf den 2019 eingeführ- Das Gefäß gibt es in Eppendorf Quality™, PCR
ten Eppendorf Conical Tubes 25 mL beruht. Dieses clean und Steril (frei von Pyrogenen, DNase,
innovative Gefäßformat (wahlweise mit Schraub RNase, menschlicher und bakterieller DNA).
deckel oder patentiertem SnapTec-Schnappdeckel
Mehr Informationen unter
erhältlich) hat binnen kurzem die Welt der konischen
www.eppendorf.com/SnapTec50
Gefäße neugestaltet. So bot es sich an, die Vorzüge
unseres SnapTec-Patents auf ein weiteres Format
auszuweiten.
Kompatibel, innovativ, sicher
Das neue Eppendorf Conical Tube SnapTec 50 bietet
essentielle Vorzüge unseres bekannten konischen
50 mL-Gefäßes. Präzise Abmessungen sorgen für
maximale Kompatibilität mit Zentrifugen-Rotoren,
Mixern und Schüttlern. *US Patent 8,540,948
(BN 55) JULI 2021 SEITE 1
Standardisiertes Auftauen von Zellen
mit Hilfe des Eppendorf ThermoMixer® C
AURÉLIE TACHENY, SILVIA TEJERINA VARGAS, NATHALIE CHANDELIER, JEAN-FRANÇOIS HOET,
EPPENDORF APPLICATION TECHNOLOGIES, S.A., NAMUR, BELGIEN
KATJA KAROW, INES HARTMANN, EPPENDORF AG, HAMBURG
Zusammenfassung standardmäßigen Auftaumethoden mit nach dem Auftauen hinsichtlich Zell-
diesem Programm in Hinblick auf Auf- morphologie, spontaner Differenzierung
Erfolgreiche Kryokonservierung ist ab-
tauleistung und Reproduzierbarkeit. In und Zellwachstum untersucht. Immun-
hängig von mehreren Faktoren, z. B. der
den Versuchen kommen sowohl Zelllinien färbung wurde durchgeführt, um die
Auswahl des Kryoprotektivs, den Lage-
als auch humane induzierte pluripotente Beibehaltung der Pluripotenz über vier
rungsbedingungen und den Gefrier- bzw.
Stammzellen (hiPSCs) zum Einsatz. aufeinanderfolgende Passagen nach
Auftaubedingungen. Da Zellen die Grund-
dem Auftauen zu bestätigen.
lage für zahlreiche nachfolgende An- Material und Methoden
wendungen sind, ist deren konsistente Reproduzierbarkeit des Auftauvorgangs
Zellversuche
Qualität entscheidend. Der Eppendorf
Außerdem wurde die Reproduzierbar-
ThermoMixer C, in Kombination mit dem Zelllinien und hiPSCs wurden in 2 mL
keit der Temperaturbedingungen des
neuen Eppendorf SmartBlock™ cryo thaw, Kryogefäßen in einem Volumen von 1 mL
Eppendorf ThermoMixer C mit dem
wurde für das Auftauen von Zellen opti- in flüssigem Stickstoff nach Standard-
Wasserbad und hier zusätzlich mit der
miert. Wir zeigen hier, dass das integrier- verfahren eingefroren. Für das Auftauen
Erwärmung in der Hand verglichen. Hier-
te „Thawing cells“ Programm gut zum wurden drei verschiedene Methoden
für wurde die Temperatur der Probe in
Auftauen von Zelllinien und sogar von verwendet:
den Kryogefäßen während des Auftauens
empfindlichen Stammzellen geeignet ist
1. Eppendorf ThermoMixer C mit analysiert. Die Röhrchen wurden mit 1 mL
und im Vergleich zu herkömmlichen
Eppendorf SmartBlock cryo thaw Kryomedium befüllt und in flüssigem
Methoden reproduzierbarere Auftau
und Programm Thawing cells Stickstoff eingefroren. Die Temperatur
bedingungen bietet.
wurde über 15 min ab Beginn des Auftau-
2. Wasserbad
Einleitung ens dokumentiert. Um die durchschnitt-
> Kryokonservierung ist eine Technologie
3. Raumtemperatur als Negativkontrolle liche Auftauzeit zu bestimmen, wurde als >
Ziel der Zustand definiert, in dem sich
zur langfristigen Lagerung lebender Alle Tests wurden in dreifacher Ausferti-
noch ein kleines Stück Eis im Röhrchen
Zellen bei kryogenen Temperaturen gung durchgeführt. Nach dem Auftauen
befindet, was zwischen −5 °C und 5 °C
unter Beibehaltung der strukturellen wurden die Zelllinien zentrifugiert und
der Fall ist. Alle Experimente wurden in
und funktionellen Integrität der Zellen. in frischem Medium resuspendiert. Die
dreifacher Ausfertigung durchgeführt.
Kryokonservierung umfasst das Einfrie- Zellen wurden bei 37 °C und 5 % CO 2
ren, die Lagerung und das Auftauen der inkubiert. Nach 96 h wurden sowohl Ergebnisse und Diskussion
Zellen. Das Prinzip einer erfolgreichen Morphologie als auch Vitalität analysiert.
Zellversuche
Kryokonservierung: langsames Einfrieren Die hiPSCs wurden nach dem Auftauen
und schnelles Auftauen. Eine kontrollier- auf einer mit Matrigel beschichteten Alle Zelllinien zeigten nach 96 h die
te Abkühlrate von −1 °C/min bis zum Er- Oberfläche in einem feeder layer freien gleiche hohe prozentuale Viabilität
reichen von −80 °C, gefolgt vom Transfer adaptierten Kulturmedium kultiviert (Abb. 1), eine normale Morphologie
in die Lagerung bei Ultratiefkühl-Tempe- und nach drei Tagen sowie während und ähnliche Konfluenz (Abb. 2) wie
raturen ist nötig, um den Zelltod durch zwei aufeinanderfolgenden Passagen die Wasserbadmethode.
intrazelluläre Eisbildung zu verhindern.
In Kombination mit ULT-Gefrierschrän-
Zellviabilität von Zelllinien 96 h nach dem Auftauen
ken ermöglichen spezielle Behälter die
120
Standardisierung des Einfriervorgangs. 110
100
Im Gegensatz dazu ist das Eintauchen
90
des Kryogefäßes in ein 37 °C Wasserbad
Zellviabilität [%]
80
die gängigste Auftaumethode. Eine 70
Standardisierung ist hier kaum möglich, 60
da sowohl die Eintauchtiefe als auch die 50
Bewegung des Kryogefäßes im Wasser 40
variieren. Außerdem kann das Wasser- 30
20
bad eine Kontaminationsquelle darstel-
10
len. Der Eppendorf ThermoMixer C
0
bietet in Kombination mit dem neuen Wasserbad SmartBlock Wasserbad SmartBlock Wasserbad SmartBlock
cryo thaw cryo thaw cryo thaw
Eppendorf SmartBlock cryo thaw ein CHO-K1 HEK293 S16
Programm zum Auftauen von Zellen.
Wir untersuchen und vergleichen die Abb. 1: Zellviabilität von Zelllinien 96 h nach dem Auftauen. Das Wasserbad wurde als 100 % Referenzwert eingesetzt.
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SEITE 2 (BN 55) JULI 2021
Standardisiertes Auftauen von Zellen
mit Hilfe des Eppendorf ThermoMixer® C
Die Stammzellen zeigten nach 24 h die Abb. 2: Mikroskopische Analyse
Eppendorf der Zelllinien 96 h nach dem
typische und erwartete Morphologie von Wasserbad SmartBlock cryo thaw Auftauen. Die Zellen zeigen eine
hiPSCs. Es konnten keinerlei Abnormali- normale Morphologie und ähnliche
CHO-K1 CHO-K1 Konfluenz (Vergrößerung 100 x).
täten in Form oder Dichte beobachtet
werden. 72 h nach dem Auftauen bilde-
ten sowohl die im Eppendorf Thermo-
Mixer C als auch die im Wasserbad
aufgetauten Zellen einen konfluenten
Monolayer. Unter keiner der Bedingun-
gen wurde spontane Differenzierung
oder spontane Ablösung beobachtet. HEK HEK
Immunfärbung nach vier aufeinander-
folgenden Passagen bestätigte die Bei-
behaltung der Pluripotenz (Abbildungen
der Stammzellen sind in der originalen
Application Note* einzusehen). Alle im
Eppendorf ThermoMixer C aufgetauten
Zellen zeigten ähnlich schnelle Erholung,
S16 S16
Zellviabilität und Wachstumsmuster wie
im Wasserbad aufgetaute Zellen. Diese
Ergebnisse zeigen, dass das Thawing
cells Programm gut zum Auftauen von
Zellen geeignet ist.
Reproduzierbarkeit des Auftauens
> Das Temperaturprofil der mit Hilfe des
>
Thawing cells Programms aufgetauten
Vergleich der Probentemperaturen während des Auftauens
Probenröhrchen zeigte die konsistentes- mit verschiedenen Methoden
ten und reproduzierbarsten Temperatur- 45
bedingungen, wohingegen sich sowohl 40
35
das Auftauen im Wasserbad als auch
30
das Anwärmen in der Hand als deutlich 25
weniger reproduzierbar erwiesen. Ver- 20
schiedene Handhabungsmethoden im
Temperatur [°C]
15
Wasserbad, wie z. B. das Röhrchen mit 10
5
oder ohne Bewegung einzutauchen oder
0
der Einsatz eines Schwimmständers, −5 SmartBlock cryo thaw
hatten zusätzliche negative Auswirkun −10 Wasserbad mit Schwimmständer
gen auf die Reproduzierbarket des Auf- −15 Wasserbad Hand ohne Bewegung
− 20 Wasserbad Hand mit Bewegung
tauens. Das Auftauen in der Hand zeig- Hand 1
− 25
te ebenfalls weniger reproduzierbare − 30
Hand 2
Profile, da sowohl Handgröße als auch − 35
Hand 3
-temperatur von Person zu Person vari- − 40
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ieren. Alle Methoden ergaben Auftau- Zeit [min]
zeiten von ≤ 5 min, wobei das Wasser-
bad am schnellsten und das Auftauen Abb. 3: Vergleich der Probentemperatur-Profile im Wasserbad, im ThermoMixer C und bei der Erwärmung in der Hand.
Jede Kurve repräsentiert den Mittelwert aus drei Kryogefäßen.
mit der Hand (Hand 2) am langsamsten
war. Fazit
Der Eppendorf SmartBlock cryo thaw Die Ergebnisse zeigen, dass der Eppen- Die Handhabung mit dem voreingestell-
bietet die reproduzierbarsten Auftau- dorf ThermoMixer C gut zum Auftauen ten Programm ist einfach. Mit dem aus-
bedingungen und taut dabei schnell in von Zellen geeignet ist. Die Methode tauschbaren Eppendorf SmartBlock
< 5 min. Das Thawing cells Programm hat die gleiche hohe Wiedergewinnungs- System ermöglicht das Gerät überdies
ist auf 3 min voreingestellt (optimiert rate wie ein Wasserbad mit dem Vorteil einen flexiblen Einsatz im Labor.
für ein Volumen von 1 mL), und 3 – 4 min der höheren Reproduzierbarkeit bezüg-
*Die vollständige Application Note 437
funktionierte bei allen untersuchten lich des Auftauprozesses und der Mini- kann hier heruntergeladen werden:
Zellen gut (Abb. 3). mierung des Kontaminationsrisikos. http://eppendorf.global/lsG
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Minimierung des Scherstresses
bei Verwendung von Liquid Handling-Systemen
MURIEL ART, NATHALIE CHANDELIER, EPPENDORF APPLICATION TECHNOLOGIES, S.A., NAMUR, BELGIEN
DOMINIK MILLER, EPPENDORF INSTRUMENTE GMBH, HAMBURG
ULRIKE GAST (KORRESPONDENZAUTORIN), EPPENDORF AG, HAMBURG
Zusammenfassung Systemen dosiert wurden. Im Folgenden konzentrieren wir uns
auf das Pipettieren.
Scherstress ist ein Faktor, der die Analyseergebnisse z. B. bei
der Zellkultur oder bei Arbeiten mit genomischer DNA stark Material und Methoden
beeinflussen kann. In dieser Studie haben wir untersucht, wie
HEK 293-Zellen (1 mL Zellsuspension) wurden fünf Mal hinter-
sich das Pipettieren mit Standard- und „Wide-Bore“-Spitzen
einander mit einer auf maximale Kolbengeschwindigkeit
verschiedener Hersteller auf die Integrität von HEK 293-Zellen
gestellten elektronischen Pipette Xplorer plus 50 – 1000 µL
auswirkt. Wir stellten fest, dass die Zellproliferation nach fünf
pipettiert. Anhand der Zellproliferation (in serumfreiem EMEM-
aufeinanderfolgenden Pipettierschritten mit einer auf maximale
Medium) und des Anstiegs der DNA-Freisetzung wurde der
Geschwindigkeit gestellten elektronischen Pipette Eppendorf
Einfluss der Scherkräfte bestimmt. Die Schätzung der Spitzen-
Xplorer® plus leicht verringert war. Dabei wurde nur ein gerin-
öffnung erfolgte mit Prüfnadeln. Im Folgenden sind nur die
ger Unterschied zwischen Standard- und Wide Bore-Spitzen
Ergebnisse für einen Mitbewerber dargestellt. Für weitere
festgestellt.
Informationen s. Application Note 442.*
Einleitung
Ergebnisse und Diskussion
Scherstress entsteht, wenn z. B. eine Flüssigkeit in einem
Unterschiedliche Öffnungsdurchmesser führen bei gleicher
Gefäß bewegt wird. Aufgrund der Adhäsionskräfte der Flüssig-
Kolbengeschwindigkeit zu unterschiedlichen Fließgeschwin-
keit ist deren Geschwindigkeit an der Gefäßwand gleich Null
digkeiten. Da die Öffnungsdurchmesser der getesteten Pipet-
und in der Gefäßmitte am höchsten. Dieses Geschwindigkeits-
tenspitzen von 0,68 mm (Standardspitze) bis 1,89 mm (Wide
gefälle führt zu einem Stress für die Flüssigkeit sowie für die
Bore-Spitze) reichten, lag die mittlere Fließgeschwindigkeit
Funktionseinheiten (Nukleinsäuren, Zellen, Organismen), die
zwischen 3,1 m/s (Standard) und 0,4 m/s (Wide Bore). Auf-
sie bewegt: dem sogenannten Scherstress.
> grund eines bestehenden Geschwindigkeitsgefälles entlang >
Ob Scherstress entsteht und wie er sich auswirkt, hängt von des Öffnungsradius ist die tatsächliche Fließgeschwindigkeit
verschiedenen Faktoren ab: an bestimmten Stellen höher. Zur Schätzung der Geschwin-
digkeit einer Flüssigkeit kann jedoch die mittlere Fließge-
a) von der Empfindlichkeit der Funktionseinheit. Zu den
schwindigkeit herangezogen werden.
klassischen Faktoren, die die Empfindlichkeit z. B. einer
Tab. 1: Mittlerer Öffnungsdurchmesser, Volumenstrom und mittlere Fließgeschwindig-
Zelle gegenüber Scherstress beeinflussen, gehören Zell- keit bei Spitzen von Eppendorf und Mitbewerber C. Das „w“ kennzeichnet eine Wide
typ, Zellgröße und Vorbehandlung; Bore-Variante (n=5).
b) vom Medium, da dieses den Scherstress durch seine Mittlerer Mittlere Fließ-
Viskosität, Dichte sowie die Zelldichte beeinflusst; Öffnungs- geschwindigkeit
durchmesser Volumenstrom an der Öffnung
c) von der Liquid Handling-Methode, da diese die Expositions- Mitbewerber (mm) (mL/s) (m/s)
dauer und/oder die Expositionsfrequenz gegenüber Scher- Eppendorf 0,83 1,11 2,1
stress (z. B. Anzahl der Pipettierschritte) definiert;
C 0,68 1,11 3,1
d) vom Liquid Handling-System, insbesondere von dessen
Cw 1,89 1,11 0,4
Fließgeschwindigkeit sowie von Durchmesser und Form
seiner Spitzenöffnung.
Das Pipettieren der HEK 293-Zellen mit der auf maximale Ge-
Wer Flüssigkeiten pipettiert, die Funktionseinheiten wie schwindigkeit eingestellten elektronischen Pipette Xplorer plus
DNA, Zellen, usw. enthalten, sollte unbedingt den möglichen führte nach zwei Tagen Zellkultur zu einer im Vergleich zur
Einfluss des Scherstresses auf diese Funktionseinheiten be- Kontrolle leicht verringerten Proliferation (Abb. 1). Diese ging
rücksichtigen. So ist z. B. bekannt, dass genomische DNA mit einem leichten Anstieg der DNA-Freisetzung einher, wel-
unter Scherstress bricht. Werden Stammzellen Scherstress cher die Ergebnisse zur Zellproliferation bestätigt (Abb. 2).
ausgesetzt, kann dieser ihre spontane Differenzierung in
Interessanterweise wurde hinsichtlich der Zellproliferation nur
verschiedene Zelltypen der drei Keimblätter induzieren.
ein kleiner Unterschied zwischen Wide Bore- und Standard-
Der Einfluss von Scherstress auf diverse Funktionseinheiten ist spitzen festgestellt. Dieser war zu schwach, um ihn mit einem
zwar vielfach nachgewiesen, doch gibt es nur wenige Informa- signifikanten Anstieg der DNA-Freisetzung zu korrelieren. Bei
tionen, die Forschern bei der Einschätzung des Scherstresses der Zellkultur (und beim Handling von genomischer DNA) wer-
helfen, der durch manuelle Liquid Handling-Systeme verursacht den häufig Wide Bore-Spitzen verwendet, um den Scherstress
wird. Dieser Frage sind wir in einer breit angelegten Studie zu verringern. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass das Thema
nachgegangen. Dazu haben wir die Reaktion verschiedener viel komplexer ist, um allein durch den Öffnungsdurchmesser
Zelltypen ermittelt, die mit unterschiedlichen Liquid Handling- beschrieben werden zu können.
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Minimierung des Scherstresses
bei Verwendung von Liquid Handling-Systemen
Eppendorf Spitze Wide Bore-Spitze Keinem Scherstress
Spitze Mitbewerber C Mitbewerber C unterzogene Zellen
Repl. 1
1000 µm 1000 µm 1000 µm 1000 µm
Repl. 2
Abb. 1: Zellproliferation von HEK
1000 µm 1000 µm 1000 µm 1000 µm 293-Zellen bei unterschiedlichen
Pipettenspitzen (Eppendorf und
Mitbewerber C).
Dosierung mit der Xplorer plus
bei maximaler Geschwindigkeit.
Repl. 3 Die Zellen wurden durch fünf auf
einanderfolgende Pipettierungen
belastet. Das „w“ kennzeichnet
1000 µm 1000 µm 1000 µm 1000 µm eine Wide Bore-Variante.
Vergrößerung: 4x.
Selbstverständlich erhöht sich bei einer kleinen Spitzenöff- Für unser System mit HEK 293-Zellen kommen wir zu dem
nung die mittlere Fließgeschwindigkeit (Tab. 1). Doch wenn Schluss, dass die Dauer einen größeren Einfluss als der Öff-
die Kolbengeschwindigkeit der Pipette – und damit die Fließ- nungsdurchmesser hatte.
geschwindigkeit – klein genug gehalten wird, ist auch der Ein-
Mit anderen elektronischen Pipetten und ihren zur Xplorer plus
> fluss des Öffnungsdurchmessers gering. Mit anderen Worten:
verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen kann sich ein ande-
>
Selbst die maximale Pipettiergeschwindigkeit der Pipette
res Bild ergeben. Insbesondere bei den schnelleren Pipetten
Xplorer plus ist langsam genug, um den Einfluss des Faktors
kann die Verwendung von Wide Bore-Spitzen angezeigt sein,
„Öffnungsdurchmesser“ auf HEK 293-Zellen gering zu halten.
um die höhere mittlere Fließgeschwindigkeit abzupuffern.
Stattdessen ist der allgemeine leichte Anstieg der Zellprolife- Von unseren Ergebnissen können wir folgende allgemeine
ration auf einen methodischen Einfluss zurückzuführen: auf Empfehlungen für das Pipettieren von Zellkulturen ableiten:
die fünf aufeinanderfolgenden Pipettierschritte. Inwiefern die
>> Immer mit einer langsamen Kolbengeschwindigkeit arbeiten,
Dauer des Scherstresses die Integrität von Zellen und Geweben
da dieses die mittlere Fließgeschwindigkeit an der Spitzen-
beeinflusst, wird in der wissenschaftlichen Literatur kontrovers
öffnung positiv beeinflusst.
diskutiert [1, 2, 3] und kann sich auch zwischen verschiedenen
Funktionseinheiten unterscheiden. >> Die Zahl der Pipettierschritte verringern, da diese die
Integrität der Zellen beeinflussen.
5,0
Literatur
Verhältnis [DNA]Scherstress /[DNA]kein Scherstress
4,5
[1] Chisti Y.: Hydrodynamic Damage to Animal Cells. Crit Rev Biotech.
4,0 2001; 21(2):67-110
3,5
[2] Kay S. S., Bilek A. M., Dee K. C., Gaver III D. P.: Pressure gradient, not
3,0 exposure duration, determines the extend of epithelial cell damage in a
2,5 2,10 m/s 3,0 6 m/s 0,4 0 m/s
model of pulmonary airway reopening. J Appl Physiol. 2004; 97: 269-276
2,0 [3] Gonzales O., Fong K. D., Trindade M. C. D., Warren S. M., Longaker
M. T., Smith R. L.: Fluid shear stress magnitude, duration, and total
1,5
applied load regulate gene expression and nitric oxide production in
1,0 primary calvarial osteoblast cultures. Plast Reconstr Surg. 2008; 122(2):
0,5 419-428
0,0
Eppendorf Wettbewerber C Wettbewerber C
wide bore
Getestete Spitzen
Abb. 2: DNA-Freisetzung von HEK 293-Zellen in Kultur entsprechend der auf die Pipette
Xplorer plus aufgesteckten Spitze (Eppendorf und Mitbewerber C) bei maximaler Kolben
geschwindigkeit. Die Zellen wurden durch fünf aufeinanderfolgende Pipettierungen bean-
sprucht. Die DNA-Freisetzung wird durch das Verhältnis der mittleren DNA-Konzentration
im Überstand der dem Scherstress ausgesetzten Zellen dividiert durch die mittlere DNA-
Konzentration im Überstand der keinem Scherstress ausgesetzten Zellen (n=3) dargestellt.
Das „w“ kennzeichnet eine Wide Bore-Variante. Die Zahlen über den Balken geben die *Weiterführende Einblicke in das interessante Thema Scherstress enthält die Application
mittlere Fließgeschwindigkeit an der Öffnung an. Note 442 unter www.eppendorf.com/appnote442 (in preparation)
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PCR-Optimierung für Einzelmolekül-Experimente
mit dem Mastercycler® X50 mit 2D-Gradient
C. A. MARRANO, V. CASSINA, F. MANTEGAZZA
FAKULTÄT FÜR MEDIZIN UND CHIRURGIE, UNIVERSITÄT MAILAND-BICOCCA, ITALIEN
Zusammenfassung Dabei erschweren DNA-Regionen mit einem hohen GC-Gehalt
(> 70 %) die Amplifikation langer DNA-Sequenzen noch durch
Wir haben die leistungsstarken Fähigkeiten des Mastercycler
einen weiteren Aspekt. GC-reiche DNA-Sequenzen weisen eine
X50 mit 2D-Gradient bei der Herstellung geeigneter DNA-
höhere Schmelztemperatur auf. Das macht es erforderlich,
Filamente für Einzelmolekül-Anwendungen aufgezeigt. Unsere
außer der bereits erwähnten TA-Modulierung gleichzeitig auch
Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Eigenschaft, sowohl
TD zu modulieren, um die besten Amplifikationsbedingungen
die Annealingtemperatur (TA ) als auch die Denaturierungs-
zu finden. Ein klassischer Thermocycler könnte jeweils nur TA
temperatur (TD) gleichzeitig zu modulieren, das Gerät zu einem
oder TD variieren. Das bedeutet einen insgesamt hohen Auf-
äußerst potenten Werkzeug für Anwendungen mit GC-reichen
wand sowohl an Zeit als auch an Ressourcen.
Templates macht. Diese Innovation in der Gradiententechno-
logie ermöglicht die Einstellung der besten Bedingungen, um Material und Methoden
schnell und komfortabel eine effiziente Amplifikation einer
Um ein 6.098 bp langes Amplikon mit einem GC-Gehalt von
langen DNA-Sequenz mit hohem GC-Gehalt zu erreichen.
78 % zu erhalten, wurde der Vektor pSC-77 % GC_ΔAsc [5]
Einleitung als Template für die PCR eingesetzt. Die PCR wurde mit dem
Mastercycler X50 mit der 2D-Gradient-Funktion in einem
Einzelmolekül-Techniken wie die magnetische Pinzette (Mag-
Endvolumen von 15 μL unter den in Tabelle 1 angegebenen
netic Tweezers, MT), die optische Pinzette (Optical Tweezers,
Cycling-Bedingungen durchgeführt. Nach der Amplifikation
OT) und die Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy,
wurden die PCR-Produkte einer Agarose-Gelelektrophorese
AFM) [1,2,3] sind die Methoden der Wahl, um die nanomecha-
(mit 0,5 g/mL Ethidiumbromid) unterzogen und mit dem
nischen Eigenschaften von Nukleinsäuren in vitro zu studieren.
Amersham® Imager 600 (GE Healthcare-Life Sciences) sichtbar
Für die Forschung zu DNA-Eigenschaften, insbesondere auf
gemacht.
Basis von OT und MT, werden DNA-Moleküle benötigt, die
strenge spezifische Anforderungen erfüllen: Sie müssen aus- Tabelle 1: PCR-Cycling-Bedingungen mit 2D-Gradient-Einstellungen (sowohl im Denaturie-
> reichend lang (2.000 bis 20.000 Basenpaare) und nicked-frei
rungs- als auch im Annealingschritt)
>
sein. Die Untersuchung von DNA-Denaturierung und Super- Lid 105 °C
coiling in einem Einzelmolekül erfordert jedoch die Festlegung Header TSP/ESP ON
von Torsionsbedingungen für ein DNA-Filament. Da Nicks in (Eppendorf settings) Lid auto-off ON
der Sequenz infolge des Gelextraktionsverfahrens die Torsion Temperature mode Fast
behindern würden, bleibt nur die PCR, um eine intakte Doppel-
Initial Denaturation 98 °C/1 min
helix zu erhalten.
Gradient
Denaturation
Allerdings hat auch die PCR-Amplifikation, insbesondere von at 95 – 99 °C/20 s
langen Sequenzen, ihre Tücken. Das ideale Ergebnis besteht Gradient
Annealing
in einer ausreichend hohen Ausbeute bei einer geringen Menge at 52 – 62 °C/15 s
an kürzeren oder unspezifischen Amplifikationsprodukten. Elongation 72 °C/2 min
Um diese optimalen Bedingungen zu erreichen, müssen TA und Post-Cycle Elongation 72 °C/2 min
die Zeit moduliert werden. Zudem wurde berichtet, dass die Storage Hold 10 °C
lokalen Eigenschaften von DNA (z. B. GC-Gehalt, Verteilung)
am DNA-Stoffwechsel und an DNA-assoziierten Pathologien
Ergebnisse und Diskussion
beteiligt sind [4,5].
Die Möglichkeit, sowohl TA als auch TD gleichzeitig zu optimie-
ren, ist ein spezifisches Merkmal des Mastercycler X50, wel-
cher mit einer innovativen 2D-Gradient-Funktion ausgestattet
ist. Diese erleichtert nachweislich die Optimierung schwieriger
Amplifikationen [6]. Deshalb entschieden wir uns, diese Tech-
nologie zur Optimierung der Amplifikation einer 6 kb DNA-
Sequenz mit einem hohen GC-Gehalt (78 %) zur Verwendung
in Einzelmolekül-Experimenten zu nutzen. Es wurden drei
TD (95/97,5/99 °C) und fünf TA (54/56/58/60/62 °C) gescannt.
In Abb. 1 ist deutlich zu sehen, dass die niedrigere TD nicht
ausreichte, um die Amplifikation der gewünschten Sequenz
(ca. 6.000 bp) zu ermöglichen: Es können lediglich unspezifi-
sche Banden, welche hauptsächlich als Schmier auftraten, bei
einer niedrigeren relativen Molekülmasse von rund 500 bp und
zudem auch nur bei einigen permissiveren TA detektiert werden.
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