Anwendung von Impedanzspektroskopie und Mikroelektroden-Arrays in der zellbasierten Sensorik

Abstract

Zellkulturen werden heute disziplinübergreifend als physiologisch relevante Modelle für Forschungszwecke und bei der Entwicklung neuer Medikamente und Wirkstoffe eingesetzt. Zur Erfassung der relevanten zellphysiologischen Parameter kommen dabei zeilbasierte Sensoren zum Einsatz. Anhand der Entwicklung einer neuen Sensorplattform sollen in diesem Beitrag unterschiedliche ingenieurtechnische Probleme der Sensorik, Mikrofluidik, Oberflächenfunktionalisierung sowie der Aufbau spezieller Gerätetechnik für eine in vitro Kultivierung von Zellen betrachtet und gelöst werden. Neben einer angepassten Mikrofluidik, die Referenz- und Testkultur in einem Kulturraum vereint, werden sowohl passive elektrische Zelleigenschaften mittels impedanzspektroskopischer Methoden als auch extrazelluläre Feldpotenziale elektrisch aktiver Zellen mit Hilfe von Mikroelektroden-Arrays erfasst und ausgewertet. Hierfür wurde ein modulares Sensorsystem entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit diesem System reproduzierbare, physiologisch relevante, elektrophysiologische Untersuchungen an Zellkulturen durchgeführt werden können