Viabilität biologischer Systeme

Viabilität bezeichnet in den Lebens- und Materialwissenschaften die Fähigkeit von Zellen, Geweben, Mikroorganismen oder komplexeren biologischen Systemen, unter gegebenen Umgebungsbedingungen zu überleben, ihre grundlegenden Funktionen aufrechtzuerhalten und sich ggf. zu vermehren. Im werkstoffnahen Kontext steht meist die Zellviabilität im Kontakt mit Materialien oder Oberflächen im Vordergrund.

Experimentell wird Viabilität über funktionelle Parameter definiert, z. B. metabolische Aktivität, Integrität der Zellmembran, ATP-Gehalt oder Replikationsfähigkeit bei Bakterien. Typische Assays sind farbmetrische oder fluoreszenzbasierte Tests (z. B. MTT-, resazurin- oder Live/Dead-Assays), Koloniebildungs‑Tests bei Mikroorganismen sowie Messungen der Proliferationsrate von Zellkulturen.

In der Biomaterialforschung dient die Viabilität als zentrale Kenngröße für Zytokompatibilität und Biokompatibilität. Hohe Zellviabilitäten auf einer Oberfläche deuten auf geringe zytotoxische Effekte, angemessene Oberflächenchemie und geeignete mechanische Eigenschaften hin. Umgekehrt signalisieren reduzierte Viabilitäten mögliche toxische Ionenfreisetzung, schädliche Abbauprodukte, ungeeignete Rauigkeit oder mechanische Spannungen.

Für antibakterielle oder biozid ausgerüstete Materialien wird die bakterielle Viabilität quantitativ erfasst, um das Überleben pathogener Keime zu bewerten. Hier erlaubt der Vergleich der Viabilität auf Referenz‑ und Funktionsoberflächen die Bestimmung antibakterieller Wirksamkeit. Somit ist Viabilität ein verbindendes Konzept zwischen Zellbiologie, Mikrobiologie und der Entwicklung funktionaler Materialien.

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