Die Anreicherung von Zellen und die Optimierung von Zellseparationsmethoden spielt für viele Forscher eine entscheidende Rolle. Es existieren verschiedene Ansätze zur Sortierung unterschiedlicher Zelltypen, wobei die Wahl der geeigneten Methode oft vom jeweiligen Zelltyp oder der Zelluntergruppe abhängt. Eine der schnelleren und kostengünstigeren Methoden zur Trennung von Zellen ist die Dichtegradientenzentrifugation. Basierend auf der unterschiedlichen Dichte der einzelnen Blutbestandteile können diese durch eine einstufige Zentrifugation mit dem entsprechenden Dichtegradientenmedium getrennt werden. Die Technik basiert auf der Tatsache, dass während der Zentrifugation Partikel mit unterschiedlicher Dichte unterschiedliche Sedimentationsraten aufweisen. Schwere Partikel wie Erythrozyten sedimentieren schnell, während leichtere Zellen wie Thrombozyten langsamer sedimentieren. Die folgende Abbildung zeigt die Verteilung der wichtigsten Zellpopulationen von Blut. Erythrozyten haben die größte Dichte und Thrombozyten die geringste Dichte.
Abbildung: Blut besteht hauptsächlich aus den folgenden Zellpopulationen: Thrombozyten (1), Monozyten (2), Lymphozyten (3), Basophilen Granulozyten (4), Neutrophilen Granulozyten (5), Eosinophilen Granulozyten (6) und Erythrozyten (7). Die Zellpopulationen unterscheiden sich in der Dichte und der Zellzahl. Die unterschiedliche Dichte der Zellpopulationen kann für die Anreicherung mit Hilfe von Dichtemedien verwendet werden.
Tabelle: Dichtebereiche von Blutzellen
Typ | Blutzelle | Dichte (g/ml) |
1 | Thrombozyten | 1,050 - 1,070 |
2 | Monozyten | 1,060 - 1,068 |
3 | Lymphozyten | 1,067 - 1,077 |
4 | Basophile Granulozyten | 1,072 - 1,081 |
5 | Neutrophile Granulozyte | 1,079 - 1,098 |
6 | Eosinophile Granulozyten | 1,089 - 1,095 |
7 | Erythrozyten | 1,090 - > 1,100 |
Wie man aus der Abbildung und der Tabelle sehen kann, ist die Dichte der Zellen bzw. Zellpopulationen eine Verteilung um einen Mittelwert. Zudem überschneiden sich die Dichten der unterschiedlichen Zellpopulationen. Der Bereich als auch die Verteilung um den Mittelwert sind keinen festen Größen. Schwankungen in der Dichte kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Ein wichtigster Einflussfaktoren auf die Dichte der Zellen ist die Hydratisierung der Zellen.
Das jeweilige Dichtemedium hat einen definierte Cut-Off. Alle Zellen mit einer geringeren Dichte als der Cut-Off sammeln sich auf dem Trennmedium als Schicht. Zellen mit einer höheren Dichte als der Cut-Off passieren das Trennmedium und sammeln sich auf dem Boden des Röhrchens.