Coating (Beschichtungen) für Zellkultur-Plastik

Als Coating oder Beschichtung von Zellkulturplastik bezeichnet man alle Oberflächenmodifikationen zur Adhäsion, die über die Corona- oder Plasmabehandlung beim Hersteller hinausgehen. Beide Begriffe werden synonym benutzt.

Typen von Beschichtungen in der Zellkultur

Warum verwendet man Coatings?

Beschichtungen sind aufwendiger und teurer als die Kultur in normalen Zellkulturgefäßen. Für die meisten Grundlagenexperimente mit Zelllinien ist eine künstliche Oberfläche ausreichend, jedoch gibt es verschiedene Gründe, aus denen man auf aufwendigere beschichtete oder gecoatete Oberflächen wechselt:

• Ohne Beschichtung haften die Zellen nicht oder sehr schlecht (Primäre Neurone, Oligodendrozyten, Hepatozyten)
• Die Beschichtung verhindert das Abwaschen der Zellen im Assay (HEK293, OLN93, HepG2)
• Die Beschichtung trägt zur Differenzierung der Zellen bei (Neurone, Glia, Keratinozyten, Hepatozyten)
• Ohne Beschichtung werden die Zellen seneszent oder dedifferenzieren (MSC, Hepatozyten)
• Die Zellen bilden auf der Beschichtung eine komplexere Morphologie (Glia, Neuronen, Hepatozyten, HepG2, Keratinozyten)
• Die Zellen polarisieren nur auf der Beschichtung (Schilddrüsenzellen, Hepatozyten, Keratinozyten)
• Es wird mit serumfreien Medien gearbeitet und die Zellen können ohne Beschichtung nicht überleben, proliferieren oder adhärieren (s.u.) (MSC, Stammzellen)
• Die Fragestellung ist sehr spezifisch und kann nur in einem echten 3D-Modell beantwortet werden (Hautmodelle, Sphäroide, Angiogenese, Knochen, Knorpel)

Viele adhärente und insbesondere anspruchsvolle Primärzellen können auf einer geeigneten beschichteten Oberfläche besser anhaften oder wachsen als auf einer unbeschichteten Oberfläche. D.h. der Experimentator entscheidet je nach Fragestellung und Notwendigkeit. Für anspruchslose Zelllinien besteht nicht die Notwendigkeit zur Beschichtung, daher nutzt man ungecoatetes Plastik. Bei anspruchsvolleren Linien und speziell Primärzellen dagegen ist eine Beschichtung für die normale Zellkultur oft hilfreich und manchmal sogar unabdingbar. Je "näher" außerdem die Umgebung der Zellen an der natürlichen Gewebesituation ist, umso übertragbarer sind dann natürlich auch die Ergebnisse.

Anwendungsbeispiele für Beschichtungen

Serumfreie oder xenofreie Zellkultur von MSCs (mesenchymalen Stammzellen)

In der nachfolgenden Abbildung von denovoMATRIX sieht man, wie für die Kultur von mesenchymalen Stammzellen (MSC) mit dem Wechsel von einem FCS- oder serumhaltigen Medium zu einem serumfreien oder xenofreien Medium die Notwendigkeit eines Coatings entsteht. Die anspruchsvollen MSC können nicht an normales Zellkulturplastik anheften, wenn ihnen Serumproteine fehlen, die dies ermöglichen. Dann muss man beschichten, spezielles Medium oder Plastik verwenden.

Kultur von humanen Fibroblasten auf verschiedenen Oberflächen mit FCS-haltigem Medium

Die nachfolgende Grafik zeigt, dass unter normalen Kulturbedingungen, also mit FCS im Medium, humane Fibroblasten mit normalen Oberflächen von ungecoatet über PLL-gecoatet bis hin zu Fibronektin-beschichtet sehr gut klarkommen. Nur auf nicht behandeltem Plastik (ähnlich Bakterienschalen) zeigt sich der Effekt der Coatings. Für diese primären Zellen wäre also für die normale Kultur kein Coating nötig.

PLL-Beschichtung von 96-well Platten als Schutz vor HEK 293 Zellverlust im Bioassay

In aufwendigen Bioassays mit vielen Waschschritten kommt es oft vor, dass Teile der Zellen oder fast alle Zellen im Verlauf einer Färbung oder eines ELISA abgewaschen werden. Dies erhöht die Standardabweichung erheblich oder führt sogar dazu, dass ein Assay gar nicht mehr auswertbar ist. Um dies zu vermeiden, kann man bei allen Zellen, vor allem aber bei schlecht haftenden wie HEK 293 oder OLN 93, die Oberflächen der Multiwellplatten mit z. B. PLL beschichten. Hierdurch lässt sich mindestens ein Großteil des Zellverlusts vermeiden; bei geeigneter Zellzahl und Technik kann das Abspülen der Zellen teilweise nahezu vollständig verhindert werden. In der nachfolgenden Abbildung sieht man den Effekt zahlreicher Waschschritte auf HEK-Zellen in einem Kristallviolett-Assay, bei dem identische Zellzahlen auf Platten mit und ohne PLL-Coating ausgesät wurden. Der protektive Effekt ist überall deutlich sichtbar an der intensiveren Farbe außer in der ersten Reihe (jeweils links). Die Bilder stammen aus einem Zellkultur-Consulting beim Kunden. Ähnliche Themen werden im Zellkultur Bioassay-Kurs behandelt.

Extrazelluläre Matrix als Richtungsweiser für die Differenzierung

Für bestimmte Zelltypen ist die extrazelluläre Matrix auch eine Orientierungshilfe in welcher Umgebung, wo im Gewebe oder neben welchen anderen Zelltypen sie sitzen. Diese Signale werden über die Integrinbindung in intrazelluläre Signale übersetzt und können dann die Proliferation, Migration oder die Differenzierung beeinflussen. In der nachfolgenden Abbildung sieht man gemischte Glia aus neonatalem Rattenhirn in einer GFAP-Färbung für Astrozyten auf drei verschiedenen Oberflächen.

Marktübersicht Coatings und Zellkulturmatrices

Nachfolgend finden Sie eine aktualisierte Marktübersicht der aktuell verifizierbaren Beschichtungen und Zellkulturmatrices (Stand September 2026). Die Eigenschaften wurden für jede Zeile erneut anhand aktueller Hersteller- und Primärinformationen geprüft. Ein ▪ kennzeichnet eine für das jeweilige Material oder Produkt belegte bzw. typische Eigenschaft; ein leeres Feld bedeutet, dass die Eigenschaft nicht allgemein zutrifft oder für die konkrete Produktfamilie nicht ausreichend belegt ist.

3D-Kultursysteme und Scaffolds

Die folgenden Produkte sind keine klassischen Coatings oder gelartigen Zellkulturmatrices, sondern eigenständige 3D-Kultursysteme oder feste Scaffolds. Sie werden deshalb getrennt von der Marktübersicht oben aufgeführt.

Historische oder unter früherer Bezeichnung geführte Produkte

Die folgende Tabelle erhält frühere Produkt- und Herstellerbezeichnungen aus der bisherigen Marktübersicht. Dazu gehören eingestellte Produkte, Produkte, deren aktuelle Verfügbarkeit unter der damaligen Bezeichnung nicht mehr eindeutig verifiziert werden konnte, sowie frühere Bezeichnungen bei Hersteller- oder Produktwechseln. Die Einträge bleiben zur historischen Einordnung erhalten.