Ein Sensorsystem für zellbasierte Untersuchungen

Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung auf dem Gebiet der zellbasierten Sensorik. Auf biologischen und technischen Grundlagen aufbauend, werden mögliche Ansätze zur Erfassung zellphysiologischer Parameter vorgestellt und die Vorgehensweise bei der Entwicklung und Realisierung zellbasierter Sensorsysteme erläutert. Es wird ein Verfahren zur Einstellung der Oberflächeneigenschaften zellbasierter Sensoren vorgestellt und die Entwicklung einer modularen Sensorplattform mit integrierter Mikrofluidik für eine selektive Wirkstoffbeaufschlagung dargelegt. Der Einsatz der Impedanzspektroskopie zur Untersuchung zellulärer Adhäsionsvorgänge wird theoretisch betrachtet und in entsprechenden Sensoren mit zugehöriger Signalauswertung realisiert. Für Untersuchungen elektrophysiologischer Eigenschaften elektrisch aktiver Zellkulturen wird ein theoretisches Modell für die Ableitung extrazellulärer Feldpotenziale adaptiert und anschließend in anwendungsspezifischen Mikroelektroden-Array-Sensoren umgesetzt. Darüber hinaus wird die Möglichkeit der Messung mechanischer Eigenschaften adhärenter Zellkulturen mit Hilfe akustischer Oberflächenwellensensorik veranschaulicht. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden abschließend allgemeine Gestaltungsempfehlungen für die Entwicklung zellbasierter Sensorsysteme abgeleitet.