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Extrazelluläre Signalableitung von Kardiomyozyten und genetisch modifizierten HEK 293-Zellen mit Feldeffekttransistoren und Mikroelektrodenarrays

Ecken, Holger

In der vorliegenden Arbeit sollten extrazelluläre Signalableitungen elektrisch aktiver Zellen mit Mikroelektrodenarrays und Feldeffekttransistoren untersucht werden. Eine erfolgreiche Anbindung der Zellen auf den Verstärkersystemen, ausreichend empfindliche Meßsysteme und ein geeigneter experimenteller Meßplatz waren dafür notwendig. Zur Analyse der bioelektronischen Kopplungen wurde ein elektrophysiologischer Arbeitsplatz aufgebaut und mit einem extrazellulären Meßsystem erweitert. Dieser Aufbau bot die Möglichkeit, gleichzeitig intra- und extrazelluläre Signale von Zellen zu analysieren. Als Zellsysteme wurden primär kultivierte Kardiomyozyten (Herzmuskelzellen) embryonaler Ratten und die menschliche embryonale Nierenzelllinie HEK 293 verwendet. Die Kardiomyozyten bildeten nach etwa 2-4 Tagen ?in vitro? eine konfluente Zellschicht aus (Synzytium), die spontane Kontraktionen zeigte. Zur Analyse der Signalweiterleitung innerhalb eines solchen Zellgeflechts wurden Mikroelektrodenarrays mit 64 Goldmikroelektroden in Siliziumplanartechnologie gefertigt und die Funktionalität eines bereits vorhandenen Meßsystems auf 64 Kanäle erweitert. Zur Untersuchung der extrazellulären Signalableitung einzelner Zellen, wurden Einzelzell-Experimente an genetisch modifizierten HEK 293-Zellen mit Feldeffekttransistoren durchgeführt. Die Modifikation der Zellen bestand darin, daß in die Zellen ein Kanalgen stabil transfiziert wurde, das für K+-selektive Ionenkanäle kodiert. Auf diese Weise konnte der Einfluß von K+-Ionenströmen auf das resultierende extrazelluläre Signal gezielt untersucht werden. Dabei wurde festgestellt, daß sich der zeitlich unterschiedliche Einstrom der K+?Ionen in den Kontaktbereich zwischen Zelle und Feldeffekttransistor deutlich auf die Signaleinkopplung auswirkt.

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Ecken, Holger: Extrazelluläre Signalableitung von Kardiomyozyten und genetisch modifizierten HEK 293-Zellen mit Feldeffekttransistoren und Mikroelektrodenarrays.

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