Labortechnik Eine Petrischale für Spermien

Rüdiger Bäßler, 22.02.2013 17:04 Uhr

Ulm - Sie sind bewährt, billig in der Produktion und schon deswegen in ihrer Wirkung nie hinterfragt worden. Seit 1956 werden Petrischalen, entwickelt vor 126 Jahren von dem deutschen Bakteriologen Richard Julius Petri, weltweit von Forschern und Medizinern benutzt. 1956 wurde das Schalenglas durch den Kunststoff Polystyrol ersetzt, das machte die Petrischale endgültig zum Massenartikel.

Doch so unbedenklich wie angenommen sind die Gefäße doch nicht, jedenfalls, wenn es um sehr störanfällige Zellen wie etwa Spermien geht. Das hat eine Ulmer Forschergruppe um Andrei Sommer vom Institut für Mikro- und Nanomaterialien herausgefunden. Die Gruppe begann 2007 zu prüfen, welche Materialien die beste Biokompatibilität zeigen und wie es um das „Sozialverhalten“ von Zellen auf bestimmten Oberflächen bestellt ist, sagt Sommer.

Ergebnis Nummer eins: auf Polystyrol machten Zellen „gar nichts“, so der Forscher, denn in Verbindung mit Wasser würden die Petrischalen weicher, und es bilde sich darauf eine hauchdünne, zelltoxische Sauerstoffschicht. Das sei ganz offenbar ein „Alarmsignal für Zellen“, so Sommer.

Ergebnis Nummer zwei: auf diamantbeschichtetem Glas zeigten Zellen hingegen ein ausgeprägtes „Kletterverhalten“. Sie fühlten sich offensichtlich erheblich wohler, sagt Sommer. Die Idee, mittels einer chemischen Bedampfungsanlage eine synthetische, transparente Diamantschicht auf gläserne Petrischalen aufzubringen, ging laut Sommer auf eine fünf Jahre alte Theorie zurück. Danach könnten sich allererste Zellverbindungen auf der Erde auf Diamantgestein gebildet haben. Man wisse inzwischen, dass aus Vulkanen gewonnene natürliche Diamanten Aminosäuren eine Plattform zur Kettenbildung bieten.

Vorerst wird weiter mit tierischen Zellen experimentiert

Die neuen, diamantbeschichteten Schalen sind allerdings sehr teuer. Zehn Stunden benötigt der Bedampfungsvorgang, das steigert den Preis gegenüber einer, im sterilen Zustand rund fünf Euro teuren Kunststoffschale auf etwa 100 Euro. Sommer: „Wir haben uns gefragt, welche Zelle wäre es wert, unsere neue Schale einzusetzen?“

So kam es zu einer Kooperation mit dem Ulmer Gynäkologen und Reproduktionsmediziner Friedrich Gagsteiger, seit 1993 Leiter des von ihm gegründeten Kinderwunschzentrums Ulm. Seither untersucht Gagsteiger, wie sich Spermien mit den Diamantschalen vertragen. „Wir gehen davon aus, dass die Spermien sich wie im Paradies fühlen“, sagt der Mediziner. Bei der sogenannten In-vitro-Fertilisation blieben Samen und Eizelle zur Befruchtung zwei bis fünf Tage im Laborglas. Gerade bei „nicht optimaler Samenqualität“ sei es „entscheidend, dass wir den Zellen nicht zusätzliche Steine in den Weg legen“.

Zu Versuchen der künstlichen Befruchtung mit den aufgerüsteten Petrischalen ist es bisher aber nicht gekommen. Einen solchen Schritt müsse eines Tages die Zentrale Ethikkommission gutheißen, zunächst, so die Ulmer Forscher, sollen Versuche mit tierischem Zellmaterial fortgeführt werden. In den hohen Kosten für die Diamantschalen, die im Bereich der Reproduktionsmedizin übrigens nur als Einwegprodukte zum Einsatz kommen dürfen, sieht zumindest Gagsteiger innerhalb seines Kinderwunschzentrums kein Problem. Bei Gesamtkosten für Elternpaare von bis zu 4000 Euro spiele ein geringer Aufpreis für die teurere Petrischale keine Rolle. In seinem Fachbereich gehe es vor allem darum, „das Bestmögliche zu tun“.

Andrei Sommer sieht noch weitere Einsatzmöglichkeiten für sein mit Nanodiamanten beschichtetes Quarzglas. Er könne sich gut vorstellen, dass es im Bereich der Stammzelltherapie zu einem Standardlaborgerät avancieren könnte. Auch in der Grundlagenforschung sieht er die Mehrkosten gerechtfertigt. In der Pharmazeutik beispielsweise, wo die Wirkung von Medikamenten auf Zellen untersucht werde, sei es von entscheidender Bedeutung, dass Messergebnisse nicht von fremden Faktoren beeinträchtigt würden.

Wohl noch einige Jahre würden vergehen, bis klar sei, ob die Ulmer Schale sich in Medizin und Wissenschaft durchsetzen werde, glaubt Sommer. Ob sie dann „Sommerschale“ heißen werde, dazu schweigt der Ulmer bescheiden.