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Infrastruktur und Labore Space Biology Group

Die Space Biology Group ist eine führende Forschungseinheit, die sich auf die Durchführung biomedizinischer und biotechnologischer Forschung im Rahmen der Weltraummedizin und mechanobiologischer Dysfunktion auf der Erde spezialisiert hat. 

Die meisten Experimente, die unter simulierter oder tatsächlicher Mikrogravitation sowie unter terrestrischen Bedingungen durchgeführt werden, befassen sich mit zentralen Fragen der Übersetzung externer physikalischer Kräfte in biologische Reaktionen. Die Labors der Space Biology Group, mit denen die beteiligten Experimente durchgeführt wurden, sind mit modernster Technologie und Instrumenten zur Analyse der Zellreaktionen ausgestattet, wobei zellbiologische, biochemische, biotechnologische und elektrophysiologische Ansätze zum Einsatz kommen. Seit der Gründung der Space Biology Group im Jahr 1977 werden mechanobiologische Untersuchungen an verschiedenen biologischen Systemen, von Pilzen bis zu menschlichen Zellen und auf verschiedenen Forschungsplattformen wie Zentrifugen, Mikrogravitationssimulatoren, Parabelflügen (unter Nutzung von Flugzeugen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der Schweizer Luftwaffe), Höhenforschungsraketen, dem Space Shuttle und den Labors der Internationalen Raumstation ISS durchgeführt.

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Infrastruktur

Labor SBG

Die Space Biology Group belegt eine Fläche von 650 m2 am Obermattweg 9 in Hergiswil bei Luzern. Dazu gehören moderne Büros und Besprechungsräume (250 m2), 4 Labore (BSL 1 und BSL 2 Ebenen, 320 m2), ein Mikroskopieraum (20 m2) und ein Kontrollraum (60 m2) für die aktive Teilnahme an Raumfahrtmissionen. Außerdem steht eine kleine Küche zur Verfügung. Alle 11 Büros sind mit Computern, Telefonen und Büroarbeitsplätzen ausgestattet.

Virtueller Rundgang Labore

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  • Zellbiologie-Labor

  • Analytisches Labor

BSL 2-Labor 

Das Kompetenzzentrum unterhält zudem ein Biosafety Level 2-Labor für das Arbeiten mit menschlichen Zellen

BSL2 Lab
BSL2 Lab equipment
BSL2 Lab Eingang

Die Labore sind mit allen notwendigen Werkzeugen ausgestattet, um modernste zellbiologische Experimente durchzuführen, die die langfristige Kultivierung verschiedener Zelltypen von Bakterien über Algen bis hin zu Säugetierzellen (unter Verwendung von Laminar-Flow-Bänken und verschiedenen Arten von Inkubatoren) umfassen. Darüber hinaus stehen Instrumente zur Verfügung, um Untersuchungen sowohl auf Zellgenom- als auch auf Proteinebene durchzuführen (mit Real-Time PCR, Western Blotting Equipment etc.). Standardtechniken wie Immunzytochemie und Fluoreszenz und Immunhistochemie haben sich in unseren Labors fest etabliert. Dazu wurden die Verfahren zum Einbetten, Schneiden und Färben längst etabliert. Unser Mikroskopierraum ermöglicht eine adäquate visuelle Inspektion und Dokumentation der mit der Färbetechnik erzielten Ergebnisse. Ein konfokales Laser-Scanning-Mikroskop, ein inverses Lichtmikroskop sowie mehrere reguläre Mikroskope stehen zur Verfügung und sind für die visuelle Untersuchung im Fluoreszenz- und Hellfeld, Phasenkontrast, DIC, VAREL-Kontrast und Hoffman Modulation Contrast (iHMC) Modus bereit. Darüber hinaus arbeiten wir an einem neuen Digital Holographic Microscope (DHM), das unsere Möglichkeiten in der Mikroskopie enorm erweitern wird, indem es uns ermöglicht, 3D-Bilder von Zellen oder Gewebe unter realen und simulierten Schwerelosigkeitsbedingungen aufzunehmen.

bildergeschichtelaboreimt

Eine Auswahl unserer wissenschaftlichen Instrumente

Accuri

Accuri C6 fluorenzent aktivierter Zellsortierer

Biorad iQ5

Biorad iQ5 Echtzeit PCR System

Konfokales Lasermikroskop

Zeiss konfokales Laserscanning Mikroskop

Zeiss Fluoreszenz Mikroskop

Zeiss Fluoreszenz Mikroskop

Tecan microplate

Tecan Mikroplattenleser

Microm Microtom

Microm Microtom

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Wissenschaftliche Methoden

Digitales Holografie-Mikroskop (DHM)

Technik zur Untersuchung lebender Zellen in 3D (unter normalen und Mikrogravitationsbedingungen)

Enzym-Assays (ELISA)

Einsatz z.B. zur Quantifizierung von Hormonen in Blutproben

Elektrophysiologie

Eizellen-Elektrophysiologie (mit TEVC) und Ganzzell-Patch-Clamp-Technologie (Hirnschnitte)

Immunozytologie und Histochemie

Antikörper-Färbung verschiedener Zellen und Gewebe

Mathematische Modellierung

Modellierung der Sekretionsmuster der Hypophysenhormone von Nagetieren und Menschen

Impedanz-Durchflusszytometrie (IFC)

Einzelzellenmessungen der elektrischen Eigenschaften von Zellen bei hohem Durchsatz

Techniken der Mikrogravitationsforschung

Bodenbasierte Mikrogravitationsgeräte wie Random Positioning Machine oder Clinostates

Weitere Techniken im Labor

Licht- und Fluoreszenzmikroskopie, Konfokale Mikroskopie (LSM), Zellkulturtechniken, Western Blotting, Echtzeit-PCR, Durchflusszytometrie (FACS), Transfektion, Biotechnologie für verschiedene Zellkulturen

Darüberhinaus unterhält die Space Biology Group verschiedene bodenbasierte Mikrogravitationssimulationsgeräte, die in großen temperaturkontrollierten Klimakammern gelagert werden. Wir haben uns auf den Einsatz von Random Positioning Machines (RPM) zur Durchführung von Studien in einer Umgebung spezialisiert, in der der Gravitationsvektor auf Null gemittelt wird. Neben dem Betrieb der RPMs beschäftigen wir uns auch mit der Entwicklung und dem Bau neuer Generationen von RPMs, die besondere Merkmale bieten, von denen Forscher profitieren können, wie z.B. die Erzeugung einer Umgebung mit Partialgravitation (Gravitationsniveaus zwischen 0g und 1g). Eine Auswahl der in der Space Biology Group verfügbaren RPMs ist nachfolgend dargestellt:

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Schwerelosigkeitssimulatoren

Dutch Space RPM

Erste Generation RPM

Dutch Space RPM

Dutch Space RPMs

Zweite Generation RPM

 

MGI Inkubator

MGI mit Aufbau auf Inkubator und Teilgewicht

MGS 3rd generation RPM

Dritte Generation RPM

MGS compact RPM

MGS Kompaktversion, die eine gleichmässige Probenaufbereitung garantiert

Diese RPM-Geräte werden nicht nur von den Forschern der Space Biology Group eingesetzt, sondern auch interessierten Personen aus Forschungseinrichtungen, der Industrie oder öffentlichen Schulen angeboten. Aus diesem Grund war die Space Biology Group viele Jahre lang offizielle ESA-Bodenstation.

Hardware-Entwicklung

Die Durchführung von Forschung unter Schwerelosigkeit erfordert die Entwicklung neuartiger experimenteller Hardware. In einem hochgradig interdisziplinären Aufbau fördert die Space Biology Group die Zusammenarbeit von Ingenieuren und Wissenschaftlern bei der Realisierung solcher Hardware. In der Vergangenheit haben sich die Kooperationen mit den folgenden Institutionen und Branchen als sehr fruchtbar erwiesen und zur Realisierung mehrerer mikrogravitationserprobter Hardware geführt: FHNW; Fachhochschulen und Kunsthochschulen; Fachhochschule Buchs; Fachhochschule Zürich; RUAG, Nyon; CSEM, Neuenburg; Seyonic, Neuchatel; SpaceTek Engineering, Bern, Schweiz

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Flug Hardware für die Mikrogravitationsforschung

Cemios Hardware im Rack

CEMIOS 

Hardware auf Höhenforschungsrakete

 

Cemios Hardware

CEMIOS

Hardware im Vibrationstest

CEMIOS late access

CEMIOS

Late access hatch

Cell Freeze Framer Flugbox

CELL FREEZE FRAMER

Experiment Hardware im Zero-G Parabelflieger

Cell Freeze Framer Experiment rack

CELL FREEZE FRAMER

Experimentiereinheit

Cell Freeze Framer Parabelflug

CELL FREEZE FRAMER

Parabelflugkampagne Bordeaux 2019

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BIOTESC - das Dienstleistungszentrum der ESA 

Das Schweizer Raumfahrtzentrum für Biotechnologie der Europäischen Weltraumorganisation ESA ist eines von vier European User Support and Operation Centers (USOCs). Diese Zentren sind für die Vorbereitung und den Betrieb der europäischen Experimente an Bord der Internationalen Raumstation ISS zuständig. BIOTESC ist verantwortlich für die Vorbereitung, Prüfung und den Betrieb biologischer Experimente, die innerhalb der BIOLAB-Anlage des Columbus-Moduls (das eines der Module der ISS ist), der KUBIK-Anlage oder der in einem der ISS-Module installierten eigenständigen Hardware durchgeführt werden. Das Team von BIOTESC ist verantwortlich für die Implementierung der operativen Produkte sowie für die Unterstützung der Astronauten bei der Durchführung der damit verbundenen biologischen Experimente an Bord der ISS aus unserem integrierten Kontrollraum heraus.

Karin Rattenbacher-Kiser

Labormanager

+41 41 349 36 06

E-Mail anzeigen

Weitere Labore

  • Mikrobiologisches Analyselabor

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