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Entwicklung einer Mikrochip-navigierten Zellsortieranlage

Kahnert, Stefan

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation und des Forschungsprojektes MINAPSO (Mikrochip-Navigierte Parallel Sortieranlage) wurde ein Mikrochip-basiertes System entwickelt, um spezifische biologische Zellen aus einer heterogenen Zellsuspension zu separieren. In diesem Zusammenhang wurde ein Fluoreszenzmikroskop mit einem Electrowetting-Chip gekoppelt, sodass unterschiedlich fluoreszenzmarkierte Zellen oder Partikel automatisch erkannt und sortiert werden können. Ein Überblick über die Herstellung und den Aufbau des Mikrochips, sowie eine Beschreibung des Sortierkonzeptes, welches auf Electrowetting-getriebenen parallelen Teilungen zellhaltiger Flüssigkeitstropfen beruht, wird gezeigt. Weiterhin werden die verfahrensrelevanten Fluidoperationen Tropfenextraktion, Tropfentransport und Tropfenteilung nachgewiesen und charakterisiert. Zudem wurden anhand von fluoreszenzmarkierten Dye-Beads Partikelverteilungen gemessen, die sich nach einem Sortierschritt einstellten. Eine vollständige Sortierung konnte anhand eines Sortierexperimentes mit zwei unterschiedlich fluoreszierenden Partikelspezies demonstriert werden.

Within the framework of the dissertation and the scientific project MINAPSO (Mikrochip Navigierte Parallel Sortieranlage), a device has been developed that is intended to separate specific biological cells out of heterogeneous cell suspensions on chip level. In this context, a fluorescence microscope was coupled to an electrowetting chip in order to discriminate and sort automatically different fluorescently labeled cells or particles. The thesis contains a brief outline of the microchip development and a description of the functional basics of the sorting device, which rely on electrowetting-driven parallel splittings of cell-containing droplets. In addition, all relevant fluid operations, for instance droplet extraction, droplet transport and droplet splitting, were verified and characterized. Furthermore, particle distributions of different fluorescently labeled dye-beads were measured after a sorting step. Finally a complete sorting experiment with two different fluorescently labeled dye-bead species was successfully demonstrated.

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Kahnert, Stefan: Entwicklung einer Mikrochip-navigierten Zellsortieranlage. 2016.

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