Cell counter - Automatische Zellzählungs-Geräte - eine Übersicht

Seit einigen Jahren ist die automatisierte Zellzählung auf dem Vormarsch und entwickelt sich zumindest in der Industrie zum aktuellen Stand der Technik. Warum das so ist, liegt an den Vorteilen des automatisierten Zählens gegenüber der Zählung in der Neubauer-Kammer oder Thoma-Kammer.

Auf dieser Seite versuchen wir Ihnen einen Überblick über die automatisierte Zellzählung zu geben und stellen einen Vergleich der Anbieter von Countern vor. Für diejenigen, die einen Counter kaufen möchten, wollen wir auf Vorteile und Nachteile hinweisen und Hilfestellung bei der Auswahl eines Zellzählgeräts leisten. Natürlich können wir nur die Informationen zur Verfügung stellen, die wir von Herstellern und Nutzern bekommen. Wenn sie mit ihrem Counter positive oder negative Erfahrungen gemacht haben, freuen wir uns auf ihre Rückmeldung oder ihren Kommentar per Mail oder Telefon.

Die Zellzählung ist eine essentielle Grundlage für die Kontrolle des zellulären Wachstums über Wachstumskurven. Eine präzise Zählung ist also eine wirklich wichtige Grundlage in der Zellkultur. Daher sind Zählungsmethoden und Zellzählgeräte (Counter) Thema in unserem Zellkultur Basiskurs und in den Fortbildungen Zellkultur Bioassays und QM in der Zellkultur.

Derzeit gibt es sehr viele automatisierte Zellzählgeräte u.a. ViCell, Luna, Cedex, 4BioCell, EVE, TC20, Cellometer, CellDrop, Luna, Countess, Exact FL Fluidlab, Adam, Nucleocounter, Ampha,Casy und Scepter. Diese Übersicht soll dabei helfen, einen Überblick über die Geräte zu erhalten.

Themen dieser Counter-Übersicht

Automatisierte Zellzählung

Nachfolgend finden sie eine Übersicht und einen Vergleich verschiedener automatisierter Zellzählgeräte, sog. Counter. Die Auswahl umfasst "einfache" Counter bis hin zu Pharmageräten mit hohem Durchsatz. Optische Zellzähler analysieren Bilder gefärbter Zellen analog zur Neubauer Kammer. Impedanzgeräte dagegen ziehen Probe auf und analysieren den Stromfluss in dem Zellen als Widerstand detektiert werden. Viele Geräte können so eine Zellzählung mit einer Vitalitätsbestimmung kombinieren. Manch können auch die Größe der Zellen messen. Einschränkungen der Vitalitätsbestimmung sind bei den Impedanzgeräten gegeben.

Vorteile der automatisierten Zellzählung

• Reproduzierbare, personenunabhängige und objektive Messung
• Deutliche Erleichterung, wenn mehrere Proben gezählt werden müssen
• Zusätzliche Messparameter wie Größe, Aggregationsfaktor und Homogenität der Zellen
• Automatische Berechnung der Zellzahl/mL und %-lebendige Zellen
• In der Regel bessere statistische bessere Daten, da größere Volumina der Zellsuspension gezählt werden
• Zum Teil lebend/tot-Bestimmung der Zellen ohne giftiges Trypanblau
• Je nach Counter sind Kombinationen unterschiedlicher Messmethoden wie fluoreszenzmarkierter Zelle oder Trypanblau Färbung möglich
• Leichter validierbar

Nachteile der automatisierten Zellzählung

• Hohe bis mittlere Investitionskosten
• Eventuelle Wartungskosten
• Je nach Gerät günstiges bis teures Verbrauchsmaterial
• Evtl. Dauer der Zählung

Kaufkriterien - welcher Zellzähler für wen am besten geeignet ist

Einige Zellzahlmessgeräte sind nur für größere Unternehmen oder Pharmaunternehmen geeignet, da die Investitionen und die Kosten für Verbrauchsmaterialien zu hoch sind. Einige günstige Zähler wiederum sind nicht präzise und die Zählkammern sind extrem teuer. Denken Sie also vor dem Kauf eines Zählers nach, rechnen Sie und testen Sie Ihre Favoriten. Die wichtigsten Faktoren sind:

• Kosten des Geräts
• Kosten für Verbrauchsmaterial (Kosten pro Zählung! Manche Kammer haben zwei Zählfelder, bedenken sie Zweifachbestimmungen)
• Kosten für Wartung, Reparatur, Transportkosten
• Gezählte Menge (Präzision)
• Präzision der Lebend/Tot-Zählungen (MUSE zählt Erythrozyten, Scepter hat schlechte Vitalitätsmessungen)
• Anzahl der Zellen pro mL, die gezählt werden können (wichtig für Primärzellen, Stammzellen)
• Präzision bei der Zählung von Aggregaten (falls zutreffend)
• Back-up-Zählmethode
• Messung der Zellgröße möglich
• Haben Sie andere Fluoreszenzmessungen, die das Gerät durchführen könnte (dann wäre ein FL-Gerät gut)

Wie viel zählen Sie?

Für ein durchschnittliches Forschungslabor mit 20-40 Zählungen pro Woche ist wahrscheinlich ein Trypanblau/Erythrosin B-Kammerzähler die beste Wahl. Diese sind ausreichend, genau genug und erfordern keine Wartung. Entscheiden Sie sich nicht für ein Scepter, weil es so billig ist. Die Zählkammer kostet 2,5 Euro pro Zählung. Wenn Sie viel zählen, summiert sich der Preis der Kammern (40 ct bis 2,5). Jetzt werden Geräte ohne Zählkammer interessanter. Auf der anderen Seite ist zu prüfen, welche tägliche Pflege die kammerlosen Geräte benötigen. Reinigung, Lagerung etc.

Wenn Sie in einer pharmazeutischen Core facilty 40 Mal pro Tag zählen, werden automatisierte Geräte mit hohem Durchsatz und hoher Zählgeschwindigkeit immer wichtiger. Auch kammerlose Systeme sind jetzt eine Alternative, die man sich ansehen sollte. Seien Sie bei ViCell und Cedex auf hohe Wartungskosten vorbereitet. GMP-Konformität und CFR21-Konformität sind eine Notwendigkeit, fragen Sie nach dem Preis für die GMP-Software.

Wie genau muss die Zählung sein?

Zählen ist wie jede Methode nur so gut, wie der Probenumfang groß ist. Je mehr Volumen Sie zählen, desto besser ist die Präzision (Statistik). Prüfen Sie also das gezählte Volumen (nicht das Volumen der Zählkammer) für den Counter, an dem Sie interessiert sind. Prüfen Sie auch, ob Doppel- oder Dreifachzählungen mit nur einer Kammer/Probe möglich sind. Beachten Sie auch, dass Sie bei einigen Geräten wie dem ViCell die Anzahl der Zählungen/Bilder verringern können. In diesem Fall erfolgt die Zählung schneller, aber weniger genau. Für pharmazeutische Unternehmen ist Präzision sehr wichtig und sollte ein Hauptentscheidungsargument sein.

Was ist Ihr Ersatzzähler / back-up?

Für den Fall, dass Ihr Zähler kaputt geht, blockiert wird oder ähnliches, brauchen Sie eine Ersatzmethode. Im Rahmen des GMP muss diese Methode als vergleichbar validiert werden. Logischerweise ist der einfachste Weg ein Trypanblau-Zähler und eine Neubauer-Kammer als Backup.

Optisch / mikroskopische Zellzähler

 

Grundsätzlich handelt es sich bei den optisch basierten Zellzählern um kleine, automatisierte und für den Zweck optimierte Mikroskope. Die Zellen werden in eine Zählkammer oder Durchflusszelle injiziert und mit Hilfe einer digitalen Kamera und intelligenter Bildauswerte-Software ausgewertet.

 

Die auf dem Markt befindlichen Geräte (Counter) unterscheiden sich grundsätzlich in Ihrer Ausstattung.

• Klassische Kammersysteme bei denen der Anwender auf verschiedene Färbemittel wie Trypanblau und Erythrosin B zurückgreift = automatisierte Neubauerzählung.
• Fluoreszenz-Kammersysteme für die Acridinorange/Propidiumiodid (AO/PI) sind auf dem Markt in einer großen Vielfalt erhältlich.
• Injektionssyteme die die Probe in eine innere Zählkammer ziehen.
• Mittlerweile gibt es auch ein Gerät, welches auf holographische Mikroskopie zurückgreift und somit vollkommen auf Farbstoffe verzichtet.

 

Hellfeld Mikroskopie-basierte Zellzähler

Diese Geräte verwenden die klassische Methode der Zellzählung. Dabei wird die Probe mit Trypanblau oder Erythrosin B vermischt und analysiert.

Counter die kammerbasiert arbeiten funktionieren eigentlich genau wie die Zählung in der Neubauerkammer. Allerdings macht das Gerät ein oder mehrere Fotos und wertet die Zellen in den Fotos dann automatisch aus. Die Zählkammern kosten ca. 80 ct bis 2,5 Euro. Man sollte also genau vergleichen, was die Geräte und die Einwegkammern kosten und wie viel man zählt.

Diese Auswertung ist nicht ganz trivial und muss für jede Linie eingestellt werden. Daher sollte man sicherstellen, dass man eine gute Einführung bekommt und während dieser auch schon die ersten Messeinstellungen festlegt.

Trypanblau färbt tote Zellen blau an, da ihre Zellmembran für den Farbstoff durchlässig ist, während lebende Zellen nicht angefärbt werden. Da Trypanblau für Zellen toxisch ist, werden auch lebende Zellen angefärbt, wenn die Probe nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums analysiert wird. Daher ist es bei der Auswahl des Zellzählgeräts wichtig, wie schnell nach dem Mischen mit Trypanblau die Probe gemessen wird. Proben, die mit Trypanblau versetzt sind, nicht länger als 5 Minuten stehen lassen, um falsch positive Ergebnisse zu vermeiden.

Erythrosin B färbt tote Zellen rosa/violett an. Wie bei Trypan Blau ist die Grundlage die Schädigung der Zellmembran.

Was ist besser Trypan Blau oder Eyrthrosin B

4Bio CellCount Pro

TC20^TM Automated Cell Counter von BioRad

Vergleich kammer-basierte Zellzählgeräte mit Fluoreszenz

Diese Systeme funktionieren prinzipiell genau wie die Kammersysteme mit Trypanblau. Allerdings werden die Zellen mit Fluoreszenzfarbstoffen gefärbt. Diese Art der Färbung umgeht das Problem der falsch positiven Anfärbung mit Trypanblau wenn die Proben länger stehen. Man kann also mehrere Proben ansetzen, sie länger stehen lassen und dann messen.

Sofern die Geräte grüne Fluoreszenz messen kann man mit ihnen dann natürlich auch Transfektionseffizienzen und ähnliches messen. Diese Funktion schlägt sich aber natürlich deutlich im Preis nieder. Daher sollte man ein solches Gerät nur kaufen, wenn man neben der Zellzählung auch noch Fluoreszenzmessungen regelmäßig macht oder andere Messprinzipien bei den eigenen Zellen schlechte Ergebnisse erzielen.

Luna fl Dual fluorescence Cell Counter

NucleoCounter^R NC, z.B. NC-200 von ChemoMetec

Keine Angaben.

Cellometer Vision von Nexcelom

Vergleich Kapillarsysteme auf Trypanblau-Basis

Dieses System stellt eine Mischung aus dem Kapillarsystem und der kammer-basierten Zählung dar. Man braucht keine Zählkammer, aber im Gerät wird wie bei den Systemen unten ein Foto gemacht und ausgewertet. Durch das Einsaugprinzip ist die Genauigkeit geringer als bei den reinen Kapillarsystemen, die die Messpore direkt in der Zellsuspension haben. Durch das automatische Ansaugen und Mischen mit Trypanblau im Gerät, wird das Problem mit der falsch-positiven Anfärbung von Zellen mit Trypanblau bei längeren Standzeiten umgangen.

ViCell Cell Counter

Cedex HiRes Analyzer

Erstellt in Zusammenarbeit mit Dipl. Biotech. (FH) Ute Claus.

Durchflusszytometer mit Zählfunktion

Mittlerweile gibt es verschiedene Durchflusszytometer, die auch die Zellzahl pro mL und nach Färbung mit DNA-interkalierenden Farbstoffen eine lebend/tot Bestimmung machen können.
Sofern man ein Durchflusszytometer braucht, sind diese dann natürlich auch als Zellzählgeräte zu verwenden.

Muse Cell Analyzer - nicht zu empfehlen (zählt Erys mit, schlechter Service)

Der Muse Cell Analyzer ist ein stark vereinfachtes Durchflusszytometer ohne hydrodynamische Fokussierung, das zur Zellzahl-Bestimmung und Vitalitäts-Bestimmung genutzt werden kann.

Vergleich Kapillarsysteme mit Coulterprinzip

Scepter^TM 2.0 Cell Counter (unpräzise, anfällig, teures Verbrauchsmaterial)

Dieser Counter sieht aus wie eine Pipette, funktioniert wie ein Miniatur-Kapillarzähler, braucht aber sehr ausgeklügeltes, teures Verbrauchsmaterial. Hier muss man also genau überlegen, wie viel man zählt. Außerdem ist die Genauigkeit des miniaturisierten Systems natürlich geringer. Ein Gerät für Labore, die extrem wenig zählen und keine Doppelbestimmungen machen.