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Aufbau und Evaluierung eines Messsystems zur ortsaufgelösten Erfassung elektrischer Aktivitätsmuster von in-vitro kultivierten Nervenzellen durch mikrostrukturierte extrazelluläre Elektroden-Arrays
Lukas Schneider
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Emmerich Bertagnolli
DOI
10.25365/thesis.17787
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29412.63710.632859-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In der Neurologie hat sich die Analyse der Reizreaktionen von Nervenzellen bewährt, um die an der neuronalen Reizverarbeitung beteiligten Mechanismen zu ergründen. So können beispielsweise Nervenerkrankungen und die Einflüsse entsprechender Medikamente spezifisch untersucht werden. Dabei kommen je nach Aufgabenstellung verschiedenste Methoden der Reizung und Aufzeichnung der neuronalen Reizreaktionen zum Einsatz. Da die neuronale Reizverarbeitung mit Spannungsänderungen an der Zellmambran einhergeht, findet die Ableitung der neuronalen Aktivität mit Hilfe von Elektroden an der Zellmembran ein breites Anwendungsgebiet.
In dieser Arbeit wurde ein komplettes elektrisches Messsystem mit einem Array extrazellulärer Elektroden zur ortsaufgelösten Aufzeichnung neuronaler Signale von Zellkulturen in vitro entwickelt und systematisch untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt war dabei die Herstellung und Evaluierung eines problemorienten, biokompatiblen Mikroelektrodenarrays mit integrierter Zellkulturkammer mit Hilfe halbleitertechnolgischer Verfahren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prozessablauf zur Produktion eines Biochips mit 10 μm durchmessenden Goldelektroden entwickelt, der eine Elektrodenvergütung mit Titannitrid zur Verbesserung der Zelladhäsion, die Strukturierung des Zellkulturkammerbodens zum geordneten Wachstum der Zellkulturen sowie die Herstellung und Anhaftung der Zellkulturkammer erlaubt. Dabei wurde die Biokompatibilität aller eingesetzten Materialien bestätigt.
Ein weiterer Schwerpunkt war der Aufbau und die Evaluierung des elektronischen Messsystems. Es wurde ein Messaufbau entwickelt, der es erlaubt, die einzelnen Elektroden auf dem Biochip elektrisch zu kontaktieren und Spannungsunterschiede kleiner 100 μV vom Biochip abzuleiten und tausendfach verstärkt vom Rauschen unterscheidbar digital aufzuzeichnen. Im Folgenden wurde dieser Messaufbau eingesetzt, um den hergestellten Biochip elektrisch zu charakterisieren. Ein abschließender Versuch an auf dem Biochip ausgesäten lebenden Zellen konnte die Funktion des Gesamtsystems bestätigen. Es wurden wesentliche Zusammenhänge aufgezeigt und grundlegende Erkenntnisse für die Herstellung eines problemorientierten Messsystems gewonnen. So bietet diese Arbeit das Potential für zukünftige Entwicklungen.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Aktionsimpuls Aktivitätsmuster Neuron Zellkultur Elektrode MEA Gold Titan Verstärker Stimulation
Autor*innen
Lukas Schneider
Haupttitel (Deutsch)
Aufbau und Evaluierung eines Messsystems zur ortsaufgelösten Erfassung elektrischer Aktivitätsmuster von in-vitro kultivierten Nervenzellen durch mikrostrukturierte extrazelluläre Elektroden-Arrays
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
121 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Emmerich Bertagnolli
AC Nummer
AC09023502
Utheses ID
15935
Studienkennzahl
UA | 411 | | |