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Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Adhäsionsenergie von Zellen an biologischen oder technischen Oberflächen.
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Adhäsive Interaktionen von Zellen mit anderen, benachbarten Zellen, mit sie umgebender extrazellulärer Matrix oder technischen Oberflächen spielen eine essenzielle Rolle in der Zellentwicklung, Wundheilung, bei Infektionen und entzündlichen Erkrankungen, wie es in Hynes, R. O., Integrins: versatility, modulation, and signalling in cell adhesion. Cell 1992, 69, 11–25 beschrieben wird. Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die zelluläre Kontrolle über die Güte der Anhaftung an anderen Zellen oder Oberflächen über die Regulation von bereits vorhandenen, zelleigenen Adhäsionsmolekülen (CAMs, Cell Adhesion Molecules), also deren Aktivierung bzw. Desaktivierung, oder deren Neusynthese oder Abbau. Zellen exprimieren unterschiedliche Mitglieder der CAM-Familie und kontrollieren damit, an welcher extrazellulären Oberfläche sie adhärieren. So kann beispielsweise in Leukozyten, wie z. B. Monozyten und Granulozyten, über die Aktivierung bestimmter Signaltransduktionskaskaden die Expression (Synthese) bestimmter Adhäsionsmoleküle (z. B. ICAM-1, VCAM-1) induziert werden, die sie dann zum festen Anhaften an Endothelzellen, also Zellen, die das Gefäßsystem von innen auskleiden, befähigen. Über die Stärke der Bindung der CAMs ist es diesen Zellen möglich, aus dem Blutstrom aktiv durch das Endothel in das Gewebe auszuwandern (Leukodiapedese). Dieser Vorgang ist notwendig, wie z. B. bei der Auslösung einer Immunantwort. Der komplexe Mechanismus ist jedoch bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt. Weiterhin ist die Expression der Adhäsionsmoleküle auf der Zelloberfläche neben dem Zelltyp auch abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche, auf dem die Zelle adhäriert. Ein weiterer, regulatorischer Prozess, der nach der Zelladhäsion eintritt, ist der Rezeptor-Crosstalk (Rezeptor-Übersprechen), d. h. durch die Bindung des einen Rezeptormoleküls wird die Aktivität des anderen beeinflusst.
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Somit wird die Haftung von Zellen an Oberflächen von einer Vielzahl von Größen bestimmt, wobei neben der untersuchten Zelllinie beispielsweise auch die Materialeigenschaften der Oberfläche, die Textur, die Topographie, die physikalischen Eigenschaften der Oberfläche (z. B. hydrophil, hydrophob), aber auch die chemische Zusammensetzung des die Zelle umspülenden Mediums oder der Zelltyp, sofern es sich um zellbewachsene Trägermaterialien handelt, von Bedeutung sind.
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Von besonderer Wichtigkeit im Hinblick auf technische Fragestellungen ist die Stärke der Zelladhäsion bei der Entwicklung neuer Materialien für aktive und passive Implantate. Je nach Funktionalität des Implantatmaterials ist eine unterschiedlich feste Adhäsion der Zellen an die Oberfläche des Materials gewünscht. Die Bandbreite reicht von möglichst fester Verankerung bis hin zu möglichst geringer Ansiedlung von Zellen auf der Oberfläche des Werkstoffes, je nachdem in welches Gewebe dieser eingebracht wird und welche Funktionen er erfüllen soll.
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Gemäß dem Stand der Technik wird die Messung der Adhäsionsenergie von Zellen an Oberflächen bislang mit unterschiedlichen Methoden durchgeführt. Diese bekannten Methoden haben aber den Nachteil, dass sie entweder in ihrer Aussagekraft oder ihrer Anwendbarkeit limitiert sind.
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Bei einer bekannten Methode werden in einem Zentrifugalkraft-Adhäsionsassay (Zentrifugalkraft-Adhäsionsprobe) gelabelte Zellen in ein Mikrotiterplattengefäß gegeben, dessen Boden mit der auf Adhäsion zu testenden Substanz gecoatet bzw. beschichtet ist. Ein zweites Medium-gefülltes Mikrotitergefäß wird auf das erste gesetzt und mit diesem verschlossen und inkubiert. Das Gefäß wird umgedreht, so dass die adhärierten Zellen sich oben befinden und anschließend bei definierten Zentrifugalbeschleunigungen zentrifugiert, die es erlauben, auf die Kraft, die zur Zellablösung vom Substrat nötig ist, rückzuschließen. Nur Zellen, deren Adhäsionskraft stark genug ist, bleiben nach dem Zentrifugieren oben am Substrat haften. Diese Zellen werden anschließend unter dem Mikroskop ausgezählt bzw. über das verwendete Label quantifiziert, wie es in Lotz, M. M. et al., Cell adhesion to fibronectin and tenascin: quantitative measurement of initial binding and subsequent strenghtening response. J Cell Biol, 1989, Vol 109, 1795–1805 und Thoumine, O. et al., Critical centrifugal forces induce adhesion rupture or structural reorganization in cultured cells. Cell Motil. Cytoskelet., 1996, 33, 276–287 beschrieben wird.
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Eine weitere bekannte Methode zur Bestimmung der Adhäsionskraft ist die Single Cell Force Spectroscopy (SCFS, Einzelzellkraft-Spektroskopie), bei der eine Zelle, die an einem AFM(Atomic Force Microscopy, Rasterkraftmikroskop)-Cantilever (bzw. an einer Blattfeder des Rasterkraftmikroskops) anhaftet, auf einer Oberfläche aufgesetzt wird, so dass sich Zell-Substrat-Kontakte ausbilden können. Nach einer definierten Zeit wird der Cantilever bzw. die Blattfeder des Rasterkraftmikroskops mit gleichbleibender Geschwindigkeit zurückgezogen, so dass Bindungen zwischen Zelle und Substrat nach und nach gebrochen werden. Die Kraft, die dazu nötig ist, kann gemessen werden, wie es in Friedrichs, J. et al., Stimulated single-cell force spectroscopy to quantify cell adhesion receptor crosstalk, Proteomics, 2010, 10, 1455–1462 und Helenius, J. et al., Single-cell force spectroscopy, J. Cell Sci., 2008, 121, 1785–1791 beschrieben wird.
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Bei einer weiteren bekannten Methode ist eine Bestimmung der Adhäsionskraft auch mittels Cell Adhesion Force Microscopy (Zelladhäsionskraft-Mikroskopie) möglich. Hier wird der Cantilever direkt an den Rand der anhaftenden Zelle positioniert und lateral so vorwärts bewegt, dass der Cantilever die Zelle „wegschiebt”. Die dazu nötige Kraft dient als Maß für die Adhäsionsenergie der Zellen an eine zu charakterisierende Oberfläche, wie es in Sagvolden, G. et al., Cell adhesion force microscopy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, Vol. 96, pp. 471–476 beschrieben wird.
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Diese drei bekannten Methoden haben den Nachteil, dass die hydrodynamischen Kräfte, die beispielsweise im Blutstrom auftreten und die Zellmorphologie und Funktion stark beeinflussen, in diesen Systemen nicht nachsimuliert werden, obwohl sie bei vielen biomedizinischen Fragestellungen von großer Bedeutung sind.
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Bei einer weiteren bekannten Methode ist es möglich, die Adhäsionsenergie mittels Dielektrophorese (DEP) zu bestimmen. Hierfür werden die lebenden Zellen einem inhomogenen elektrischen Wechselfeld ausgesetzt, polarisiert und (ähnlich wie bei der klassischen Elektrophorese) zur Bewegung gebracht. Als Substrat wird hier ein Glasträger mit Aluminiumelektroden verwendet. Über die Höhe der angelegten Spannung, die nötig ist, um Zellbewegungen zu induzieren, kann auf die Adhäsionsenergie rückgeschlossen werden. Die Auswertung erfolgt in diesem System mikroskopisch, wie es in Ay, C. et al., Evaluation of the correlation between focal adhesion kinase phosphorylation and cell adhesion force using „DEP" technology, Sensors 2012, 12, 5951–5965 beschrieben wird.
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Bei einer weiteren bekannten Methode liefert auch die Untersuchung der Kinetik des Zellspreitens einen Rückschluss auf die Adhäsionsenergie von Zellen. Hier werden die Zellen mit der zu untersuchenden Oberfläche in Kontakt gebracht. Ist die Oberfläche adhäsiv, kommt es zum Ausspreiten der Zelle auf der Oberfläche, bis eine flache und nicht mehr abgerundete Morphologie erreicht ist. Wird dieser Spreitprozess mikroskopisch oder elektrochemisch als Funktion der Zeit verfolgt, lässt sich über die Spreitraten auf die Adhäsionsenergie der Zellen an die gegebene Oberfläche rückschließen.
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Eine weitere bekannte Methode zur Bestimmung der Haftung von Zellen an Oberflächen wird in einem laminaren Strömungskanal durchgeführt, in welchem die Zellen über die Flussgeschwindigkeit des Mediums definierten Scherkräften ausgesetzt werden können. Bisher wird die Ablösung der Zellen optisch untersucht, bevorzugt über die Beobachtung in einem Mikroskop. Es ist jedoch nachteilhaft, dass diese Beobachtung nur schwer quantifizierbar, zeitaufwendig und kaum für eine Reihenmessung geeignet ist, die beispielsweise die für medizinische Untersuchungen notwendige Statistik liefert.
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Ein generelles Problem der im Vorhergehenden beschriebenen bekannten Methoden ist, dass diese relativ ungenau, kompliziert und zeitaufwendig sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Konzept zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials zu schaffen, das eine höhere Genauigkeit, einfachere Anwendbarkeit und effektivere Auswertung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials. Die Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion umfasst einen Strömungskanal, eine oder mehrere Elektroden, die an oder in dem Strömungskanal angeordnet sind, und eine Auswerteeinrichtung. Die eine oder mehreren Elektroden sind ausgebildet, um eine elektrische oder elektrochemische Messung durchzuführen, um ein Elektrodensignal zu liefern, das von einer Lage des biologischen Materials in dem Strömungskanal abhängig ist. Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, um basierend auf dem von der einen oder mehreren Elektroden gelieferten Elektrodensignal und einer Information über eine in dem Strömungskanal herrschende Strömungsgeschwindigkeit die Stärke der Adhäsion zu bestimmen.
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Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, dass die oben genannte höhere Genauigkeit, einfachere Anwendbarkeit und effektivere Auswertung erreicht werden kann, falls eine elektrische oder elektrochemische Messung durchgeführt wird, um ein Elektrodensignal zu liefern, das von einer Lage des biologischen Materials in einem Strömungskanal abhängig ist, und falls die Stärke der Adhäsion basierend auf dem Elektrodensignal und einer Information über die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, die Nachteile der im Vorhergehenden beschriebenen bekannten Methoden zu vermeiden. Somit kann das Konzept zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion für die höhere Genauigkeit, einfachere Anwendbarkeit und effektivere Auswertung realisiert werden. Hierbei wird von dem Durchführen der elektrischen oder elektrochemischen Messung und dem Bestimmen der Stärke der Adhäsion basierend auf dem Elektrodensignal und der Information über die Strömungsgeschwindigkeit Gebrauch gemacht.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion ferner einen Strömungserzeuger auf. Der Strömungserzeuger ist ausgebildet, um in dem Strömungskanal eine Strömung mit einer variablen Strömungsgeschwindigkeit zu erzeugen, wobei das biologische Material der Strömung mit der variablen Strömungsgeschwindigkeit ausgesetzt ist. Dadurch, dass das biologische Material der Strömung mit der variablen Strömungsgeschwindigkeit ausgesetzt ist, kann die Ablösung des biologischen Materials, wie beispielsweise eine Zelle oder ein Zellverband, kontrolliert induziert werden.
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Bei weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind die eine oder mehreren Elektroden ausgebildet, um die elektrische oder elektrochemische Messung durchzuführen, um das Elektrodensignal zu liefern, das von der Lage des biologischen Materials in dem Strömungskanal, das auf einer Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden und/oder auf einer Oberfläche des Strömungskanals angeordnet ist, abhängig ist. Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, um basierend auf dem von der einen oder mehreren Elektroden gelieferten Elektrodensignal und der Information über die in dem Strömungskanal herrschende Strömungsgeschwindigkeit eine Stärke einer Scherung, die auf das biologische Material wirkt und die zum Ablösen des biologischen Materials von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden und/oder von der Oberfläche des Strömungskanals führt, zu bestimmen.
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Somit kann basierend auf der gemessenen Stärke der Scherung, deren Einwirkung auf das biologische Material zum Ablösen des biologischen Materials von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden und/oder von der Oberfläche des Strömungskanals führt, die Stärke der Adhäsion bestimmt werden.
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Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials. Das Verfahren zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion umfasst ein Erzeugen einer Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit, wobei das biologische Material der Strömung ausgesetzt ist, ein Durchführen einer elektrischen oder elektrochemischen Messung, um ein Elektrodensignal zu liefern, das von einer Lage des biologischen Materials in einem Strömungskanal abhängig ist, und ein Bestimmen der Stärke der Adhäsion basierend auf dem Elektrodensignal und einer Information über die Strömungsgeschwindigkeit.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, in denen gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2a eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials mit einer Messelektrode und einer Gegenelektrode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2b eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials mit einer Messelektrode und einer Gegenelektrode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion gemäß 1 mit einer oder mehreren Interdigitalelektroden;
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4 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion gemäß 1 mit einer Mehrzahl von Elektroden, die in einem flächigen Raster angeordnet sind, und einer Gegenelektrode;
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5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials mit einem Wachstumsboden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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6 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion einer Zelle oder eines Zellverbandes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Figuren näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass in den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeisielen gleiche Elemente oder funktionell gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Eine Beschreibung von Elementen mit gleichen Bezugszeichen ist daher gegenseitig austauschbar und/oder in den verschiedenen Ausführungsbeispielen aufeinander anwendbar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, weist die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion einen Strömungskanal 110, eine oder mehrere Elektroden 120, die an oder in dem Strömungskanal 110 angeordnet sind, und eine Auswerteeinrichtung 130 auf. Hierbei sind die eine oder mehreren Elektroden 120 ausgebildet, um eine elektrische oder elektrochemische Messung durchzuführen, um ein Elektrodensignal 125 zu liefern, das von einer Lage des biologischen Materials 105 in den Strömungskanal 110 abhängig ist. Ferner ist die Auswerteeinrichtung 130 ausgebildet, um basierend auf dem von der einen oder mehreren Elektroden 120 gelieferten Elektrodensignal 125 und einer Information 111 über eine in dem Strömungskanal 110 herrschende Strömungsgeschwindigkeit v die Stärke der Adhäsion 135 zu bestimmen.
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Durch die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 wird eine im Vergleich zum bekannten Stand der Technik höhere Genauigkeit, einfachere Anwendbarkeit und effektivere Auswertung ermöglicht.
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Bei Ausführungsbeispielen weisen die eine oder mehreren Elektroden 120 eine erste Elektrode 162 und eine (optionale) zweite oder dritte Elektrode 164 für die elektrische oder elektrochemische Messung auf. Beispielsweise sind die erste Elektrode 162 und die optionale zweite oder dritte Elektrode 164 auf gegenüberliegenden Seiten (Wandungen) des Strömungskanals 110 angeordnet und ausgebildet, um als gegenüberliegende Elektroden betrieben zu werden. Ferner kann die optionale zweite oder dritte Elektrode 164 ausgebildet sein, um als zusätzliche Elektrode in Kombination mit einer der gegenüberliegenden Elektroden betrieben zu werden.
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Bei Ausführungsbeispielen ist die Lage des biologischen Materials 105 dadurch definiert, dass das biologische Material 105 auf einer Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 angeordnet ist (wobei das biologische Material 105 von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 beispielsweise durch einen vergleichsweise kleinen, elektrolytgefüllten Spalt getrennt ist) oder zumindest teilweise von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 abgelöst ist. Für den Fall, dass das biologische Material 105 auf der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 angeordnet ist, wobei das biologische Material 105 von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 beispielsweise durch den vergleichsweise kleinen, elektrolytgefüllten Spalt getrennt ist (durchgezogene Linie), wird zwischen dem biologischen Material 105 und der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 nur der vergleichsweise kleine, elektrolytgefüllte Spalt gebildet, während für den Fall, dass das biologische Material 105 zumindest teilweise von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 abgelöst ist (gestrichelte Linie), zwischen dem biologischen Material 105 und der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 ein vergleichsweise großer Spalt gebildet wird, wie es in 1 schematisch dargestellt ist.
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Bei Ausführungsbeispielen besteht auch bei einer Adhäsion von Zellen an die Oberfläche der Elektroden ein elektrolytgefüllter Spalt zwischen Zellkörper und Elektrodenoberfläche in der Größenordnung von 20 bis 200 nm. Bei einem Ablösen der Zellen wird dieser Spalt durch den Ablöseprozess zunächst aufgeweitet, bevor der Zellkörper die Elektrodenoberfläche ggf. vollständig verlässt und von einer in dem Strömungskanal herrschenden Strömung mitgerissen wird.
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Ferner kann die Lage des biologischen Materials 105 in den Strömungskanal 110 beispielsweise durch eine Position und/oder Ausrichtung des biologischen Materials 105 bezüglich der einen oder mehreren Elektroden 120 definiert sein.
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In 1 ist eine Strömung 113 mit einer Strömungsgeschwindigkeit v, die in dem Strömungskanal 110 herrscht, schematisch dargestellt. Durch die Strömung 113 mit der Strömungsgeschwindigkeit v kann die Lage des biologischen Materials 105 in dem Strömungskanal 110 kontrolliert geändert werden.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen sind die eine oder mehreren Elektroden 120 ausgebildet, um die elektrische oder elektrochemische Messung durchzuführen, um das Elektrodensignal 125 zu liefern, das von der Lage des biologischen Materials 105 in dem Strömungskanal 110, das auf einer Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 und/oder auf einer Oberfläche des Strömungskanals 110 angeordnet ist, abhängig ist. Ferner kann die Auswerteeinrichtung 130 ausgebildet sein, um basierend auf dem von der einen oder mehreren Elektroden 120 gelieferten Elektrodensignal 125 und der Information 111 über die in dem Strömungskanal 110 herrschende Strömungsgeschwindigkeit v eine Adhäsionskraft, die zwischen der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 und dem biologischen Material 105 und/oder zwischen der Oberfläche des Strömungskanals 110 und dem biologischen Material 105 wirkt, oder eine Adhäsionsenergie, die der Adhäsionskraft entspricht, zu bestimmen.
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Beispielsweise beschreibt die Adhäsionskraft oder Adhäsionsenergie den Zustand der Grenzfläche, die sich zwischen dem biologischen Material 105 und der einen oder mehreren Elektroden 120 ausbildet.
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Bei Ausführungsbeispielen sind die eine oder mehreren Elektroden 120 ausgebildet, um die elektrische oder elektrochemische Messung durchzuführen, um das Elektrodensignal 125 zu liefern, das von der Lage des biologischen Materials 105 in den Strömungskanal 110, das auf einer Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 und/oder auf einer Oberfläche des Strömungskanals 110 angeordnet ist, abhängig ist. Ferner kann die Auswerteeinrichtung 130 ausgebildet sein, um basierend auf dem von der einen oder mehreren Elektroden 120 gelieferten Elektrodensignal 125 und der Information 111 über die in dem Strömungskanal 110 herrschende Strömungsgeschwindigkeit v eine Stärke einer Scherung 115, die auf das biologische Material 105 wirkt und die zum Ablösen des biologischen Materials 105 von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 und/oder von der Oberfläche des Strömungskanals 110 führt, zu bestimmen.
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Wie in 1 schematisch dargestellt, greift die beispielhafte Scherkraft F (die beispielsweise der Stärke der Scherung 115 entspricht) an dem biologischen Material 105 an und wirkt in die gleiche Richtung wie die Strömung 113 mit der Strömungsgeschwindigkeit v. Ferner kann die auf das biologische Material 105 wirkende Scherkraft F durch die Strömung 113 mit der Strömungsgeschwindigkeit v in dem Strömungskanal 110 induziert werden.
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Bei Ausführungsbeispielen ist die Auswerteeinrichtung 130 ausgebildet, um basierend auf der gemessenen Stärke der Scherung 115, deren Einwirkung auf das biologische Material 105 zum Ablösen des biologischen Materials 105 von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 und/oder von der Oberfläche des Strömungskanals 110 führt, die Stärke der Adhäsion 135 zu bestimmen.
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Beispielsweise entspricht eine größere gemessene Scherkraft F, die an dem biologischen Material 105 angreift und das Ablösen induziert, einer größeren Adhäsionskraft bzw. Adhäsionsenergie, während eine kleinere gemessene Scherkraft F, die an dem biologischen Material 105 angreift und das Ablösen induziert, einer kleineren Adhäsionskraft bzw. Adhäsionsenergie entspricht.
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Bei Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion ferner einen Strömungserzeuger 112 (optional) auf, Der Strömungserzeuger 112 kann ausgebildet sein, um in dem Strömungskanal 110 eine Strömung 113 mit einer variablen Strömungsgeschwindigkeit v zu erzeugen, wobei das biologische Material 105 der Strömung 113 mit der variablen Strömungsgeschwindigkeit v ausgesetzt ist.
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Beispielsweise ist der Strömungserzeuger 112 ausgebildet, um die Strömung 113 mit einer größer werdenden Strömungsgeschwindigkeit v (bzw. mit steigenden Flussraten) in dem Strömungskanal 110 zu erzeugen. Durch das Erzeugen der Strömung 113 mit der größer werdenden Strömungsgeschwindigkeit v (bzw. mit den steigenden Flussraten) kann ein Ablösung des biologischen Materials 105 kontrolliert induziert werden.
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Somit kann bei Ausführungsbeispielen basierend auf der Information 111 über die Strömungsgeschwindigkeit v, die zum Ablösen der Zelle oder des Zellverbandes 605 führt, die Stärke der Scherung 115 (z. B. die Scherkraft) oder die Stärke der Adhäsion 135 (bzw. die Adhäsionskraft oder die Adhäsionsenergie) ermittelt werden.
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Bei Ausführungsbeispielen ist der Strömungserzeuger 112 eine an den Strömungskanal 110 angeschlossene Pumpe, wobei die Pumpe ausgebildet ist, um die Strömung 113 in dem Strömungskanal 110 durch Pumpen einer Flüssigkeit durch den Strömungskanal 110 zu erzeugen.
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2a zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials 105 mit einer Messelektrode 222 und einer Gegenelektrode 224 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 mit dem Strömungskanal 110, der einen oder mehreren Elektroden 120 und der Auswerteeinrichtung 130 gemäß 2a entspricht im Wesentlichen der in 1 gezeigten Vorrichtung, wobei der (optionale) Strömungserzeuger 112 weggelassen wurde.
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Bei dem in 2a gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die mehreren Elektroden 120 eine Messelektrode 222 und eine Gegenelektrode 224 auf, wobei die Messelektrode 222 und die Gegenelektrode 224 auf einer Seite 212 des Strömungskanals 110 benachbart nebeneinander in dem Strömungskanal 110 angeordnet sind.
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Beispielsweise wird das Elektrodensignal 125, das für die Auswerteeinrichtung 130 bereitgestellt wird, von der Messelektrode 222 der mehreren Elektroden 120 geliefert.
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2b zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials 105 mit einer Messelektrode 226 und einer Gegenelektrode 228 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 mit dem Strömungskanal 110, der einen oder mehreren Elektroden 120 und der Auswerteeinrichtung 130 gemäß 2b entspricht im Wesentlichen der in 1 gezeigten Vorrichtung, wobei der (optionale) Strömungserzeuger 112 weggelassen wurde.
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Bei dem in 2b gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die mehreren Elektroden 120 eine Messelektrode 226 und eine Gegenelektrode 228 auf, wobei die Messelektrode 226 und die Gegenelektrode 228 auf gegenüberliegenden Seiten 216, 218 des Strömungskanals 110 in dem Strömungskanal 110 angeordnet sind.
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Beispielsweise wird das Elektrodensignal 125, das für die Auswerteeinrichtung 130 bereitgestellt wird, von der Messelektrode 226 geliefert.
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Bei Ausführungsbeispielen sind die eine oder mehreren Elektroden 120 (wie beispielsweise die Messelektrode 222 und die Gegenelektrode 224 von 2a bzw. die Messelektrode 226 und die Gegenelektrode 228 von 2b) ausgebildet, um in den Strömungskanal 110 ein Feld 211, 213 für eine Impedanzmessung zu erzeugen, wobei das Feld 211, 213 für die Impedanzmessung das biologische Material 105 durchdringt oder umschreibt.
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In 2a und 2b ist das Feld 211, 213 für die Impedanzmessung, das das biologische Material 105 durchdringt oder umschreibt und das sich zwischen der Messelektrode 222 und der Gegenelektrode 224 bzw. zwischen der Messelektrode 226 und der Gegenelektrode 228 erstreckt, schematisch dargestellt.
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Beispielsweise ist die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion 135 ausgebildet, um das Feld 211, 213 für die Impedanzmessung mit einer einzelnen Frequenz zu erzeugen. Dadurch kann im Wesentlichen eine Einzelfrequenz-Impedanzmessung realisiert werden.
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Ferner kann die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion 135 ausgebildet sein, um das Feld 211, 213 für die Impedanzmessung mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen zu erzeugen. Dadurch kann im Wesentlichen eine Multifrequenz-Impedanzspektroskopie realisiert werden.
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Bei Ausführungsbeispielen sind die eine oder mehrere Elektroden 120 ausgebildet, um in dem Strömungskanal 110 einen Ohmschen Strom, der durch das biologische Material 105 fließt, für eine amperometrische Messung zu erzeugen.
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Beispielsweise wird der (Ohmsche) Strom für die amperometrische Messung dadurch erzeugt, dass an die mehreren Elektroden 120 (wie beispielsweise die Messeelektrode 222 und die Gegenelektrode 224 von 2a bzw. die Messelektrode 226 und die Gegenelektrode 228 von 2b) eine Spannung angelegt wird. Durch das Anlegen der Spannung an die mehreren Elektroden 120 kann der Stromfluss durch das biologische Material 105 bewirkt werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion gemäß 1 mit einer oder mehreren Interdigitalelektroden 310. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion als eine oder mehrere der Elektroden 120 eine oder mehrere Interdigitalelektroden 310 (120).
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Die eine oder mehreren Interdigitalelektroden 310 umfassen beispielsweise eine erste Interdigitalelektrodenstruktur 312 mit einem ersten Elektrodenanschluss 313 und eine zweite Interdigitalelektrodenstruktur 314 mit einem zweiten Elektrodenanschluss 315. Die eine oder mehreren Interdigitalelektroden 310 können an oder in dem Strömungskanal 110 angeordnet sein. Beispielsweise wird das Elektrodensignal 125, das für die Auswerteeinrichtung 130 bereitgestellt wird, von der ersten Interdigitalelektrodenstruktur 312 über den ersten Elektrodenanschluss 313 geliefert. Die Auswerteeinrichtung 130 kann ausgebildet sein, um basierend auf dem von der einen oder mehreren Interdigitalelektroden 310 gelieferten Elektrodensignal 125 und der Information 111 über die in dem Strömungskanal 110 herrschende Strömungsgeschwindigkeit v die Stärke der Adhäsion 135 zu bestimmen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion gemäß 1 mit einer Mehrzahl von Elektroden 410 (die im Wesentlichen der einen oder mehreren Elektroden 120 entsprechen), die in einem flächigen Raster 415 angeordnet sind, und einer Gegenelektrode 420. Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion eine Mehrzahl von Elektroden 410, die einem flächigen Raster (bzw. zweidimensionalen Array) angeordnet sind, und eine Gegenelektrode 420 auf. Die Elektroden 410 sind beispielsweise an Rasterpunkten 411 des flächigen bzw. zweidimensionalen Rasters 415 in Reihen und Spalten an oder in dem Strömungskanal 110 angeordnet. Ferner können die Elektroden 410 und die Gegenelektroden 420 auf einer Seite des Strömungskanals 110 benachbart nebeneinander oder auf gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanals 110 in dem Strömungskanal 110 angeordnet sein.
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Beispielsweise entspricht die Ausdehnung der Gegenelektrode 420 entlang dem Strömungskanal 110 im Wesentlichen der Ausdehnung des flächigen Rasters 415, wie es in 4 schematisch dargestellt ist.
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Bei Ausführungsbeispielen sind die in dem flächigen Raster 415 angeordneten Elektroden 410 ausgebildet, um Elektrodensignale 425 (125) zu liefern, die von der Lage eines zu untersuchenden Teils des biologischen Materials 105 in dem Strömungskanal 110, das auf einer Oberfläche der in dem flächigen Raster 415 angeordneten Elektroden 410, auf einer Oberfläche der Gegenelektrode 420 und/oder auf einer Oberfläche des Strömungskanals 110 angeordnet ist und das eine flächige Ausdehnung aufweist, abhängig ist. Ferner kann die Auswerteeinrichtung 130 ausgebildet sein, um basierend auf den von den in dem flächigen Raster 415 angeordneten Elektroden gelieferten Elektrodensignalen 425 und der Information 111 über die in dem Strömungskanal 110 herrschende Strömungsgeschwindigkeit v die Stärke der Adhäsion 135 des zu untersuchenden Teils des biologischen Materials 105 zu bestimmen.
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Somit kann gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine örtlich aufgelöste Bestimmung der Stärke der Adhäsion implementiert werden. Ferner können gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel die einzelnen Teilschritte der Ablösung des biologischen Materials untersucht werden.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion mit einem Wachstumsboden 510 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Strömungskanal 110 einen Wachstumsboden 510 auf, der auf zumindest einer Seite 212 des Strömungskanals 110 angeordnet ist. Ferner kann der Wachstumsboden 510 ausgebildet sein, um das biologische Material 105 in dem Strömungskanal 110 mit einem Nährstoff oder einem Wirkstoff zu versorgen. In 5 ist die Versorgung des biologischen Materials 105 mit dem Nährstoff oder dem Wirkstoff durch Pfeile 515 schematisch dargestellt. Durch die Nährstoffversorgung kann die Qualität des biologischen Materials 105 über einen längeren Zeitraum gewährleistet werden.
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Bei Ausführungsbeispielen Ist das biologische Material 105 eine Zelle oder ein Zellverband. Das biologische Material 105 ist beispielsweise jedes Material, das genetische Informationen enthält und sich selbst reproduzieren oder in einem biologischen System reproduziert werden kann.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion einer Zelle oder eines Zellverbandes 605 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das biologische Material 105 eine Zelle oder ein Zellverband 605.
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Ferner ist bei dem Ausführungsbeispiel von 6 der Strömungskanal 110 ein Flusskanal, wobei eine Seite 512 des Strömungskanals 110 nicht gewölbt, sondern als ebene Fläche ausgebildet ist. Die Strömung 113, die in dem Strömungskanal 110 erzeugt wird, ist in 6 durch Pfeile schematisch dargestellt. Ferner umfasst die in 6 gezeigte Vorrichtung 100 als eine oder mehrere der Elektroden 120 beispielsweise eine oder mehrere Interdigitalelektroden 310. Bei dem Ausführungsbeispiel von 6 sind die Interdigitalelektroden 310 auf der als ebene Fläche ausgebildeten Seite 512 des Strömungskanals 110 angeordnet, wobei die Interdigitalelektroden 310 beispielsweise Gold aufweisen.
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Beispielhaft zeigt 6 eine Schemazeichnung der Ausführung der Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion mit einem Strömungskanal 110 (mit einem Querschnitt von beispielsweise ca. 15 μm) für eine beispielsweise serielle Reihung von Zellen. In der Schemazeichnung von 6 ist eine Zelle 605 mit darunterliegenden Interdigitalelektroden 310 für die Messung des Zellablösens angedeutet.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen dementsprechend ein Verfahren zum Bestimmen einer Stärke einer Adhäsion eines biologischen Materials 105. Das Verfahren zum Bestimmen der Stärke der Adhäsion umfasst ein Erzeugen einer Strömung 113 mit einer Strömungsgeschwindigkeit v, wobei das biologische Material 105 der Strömung 113 ausgesetzt ist, ein Durchführen einer elektrischen oder elektrochemischen Messung, um ein Elektrodensignal 125 zu liefern, das von einer Lage des biologischen Materials 105 in einem Strömungskanal 110 abhängig ist, und ein Bestimmen der Stärke der Adhäsion 135 basierend auf dem Elektrodensignal 125 und einer Information 111 über die Strömungsgeschwindigkeit v. Hierbei wird auf das Ausführungsbeispiel von 1 Bezug genommen.
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Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Erzeugen der Strömung 113 ein Erzeugen einer Strömung mit einer variablen Strömungsgeschwindigkeit v in dem Strömungskanal 110, wobei das biologische Material 105 der Strömung 113 mit der variablen Strömungsgeschwindigkeit v ausgesetzt ist.
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Bei Ausführungsbeispielen umfasst das Durchführen der elektrischen oder elektrochemischen Messung ein Liefern des Elektrodensignals 125, das von der Lage des biologischen Materials 105 in dem Strömungskanal 110, das auf einer Oberfläche von einer oder mehreren Elektroden 120 und/oder auf einer Oberfläche des Strömungskanals 110 angeordnet ist, abhängig ist. Ferner umfasst das Bestimmen der Stärke der Adhäsion 135 beispielsweise ein Bestimmen einer Stärke einer Scherung 115, die auf das biologische Material 105 wirkt und die zum Ablösen des biologischen Materials 105 von der Oberfläche der einen oder mehreren Elektroden 120 und/oder von der Oberfläche des Strömungskanals 110 führt, basierend auf dem von der einen oder mehreren Elektroden 120 gelieferten Elektrodensignal 125 und der Information 111 über die in dem Strömungskanal 110 herrschende Strömungsgeschwindigkeit v.
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Zusammenfassend besteht die Vorrichtung 100 bzw. Messeinrichtung von 1 beispielsweise aus einem Strömungskanal 110, der beispielsweise in Silizium-Mikrotechnik oder in einem Kunststoffverfahren, wie z. B. Spritzguss, aufgebaut werden kann. Bezug nehmend auf 6 hat der Strömungskanal 110 beispielsweise eine Größe von 2 cm (Länge des Strömungskanals 110 entlang der Strömungsrichtung der Strömung 113) × 1 cm (Höhe des Strömungskanals 110) × 0,5 cm (Breite des Strömungskanals 110). Bezug nehmend auf 5 ist beispielsweise eine Seite 212 des Strömungskanals 110 als Wachstumsboden 510 für die Zelle bzw. das biologische Material 105 geeignet. In diesen Wachstumsboden 510 wird beispielsweise eine Elektrode 120 eingelassen, auf deren Oberfläche die Zelle bzw. das biologische Material 105 adhärieren kann. Ist der zu untersuchende Untergrund beispielsweise leitfähig, so kann er in Elektrodenform strukturiert werden, während bei nichtleitenden Materialien die Elektrode 120 beispielsweise durch eine nichtleitende Schicht bedeckt wird. Die Elektroden 120 und die nichtleitende Schicht haben üblicherweise eine Dicke von einigen Nanometern bis hin zu einigen Mikrometern. Wie es in 2a und 2b beispielhaft dargestellt ist, kann eine Gegenelektrode 224, 228 in der Nähe der Messelektrode 222, 226 in dem Strömungskanal 110 untergebracht werden.
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Bei Ausführungsbeispielen wird üblicherweise die Impedanz zwischen den beiden Elektroden (z. B. zwischen den Elektroden 222, 224 in 2a bzw. zwischen den Elektroden 226, 228 in 2b) gemessen. Hierbei kann beispielsweise eine Multifrequenz-Impedanzspektroskopie oder eine Einzelfrequenz-Impedanzmessung verwendet werden. Bei Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, kleinere Ohmsche Ströme (z. B. mit einer Stromstärke von einigen pA) für die Amperometrie zu verwenden. Die Ablösung der Zelle bzw. des biologischen Materials 105 wird sich beispielsweise durch eine deutliche Änderung im Impedanzwert bzw. im Strom bemerkbar machen.
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Bei Ausführungsbeispielen sind die Elektroden 120 an die Größe der zu untersuchenden Zellen angepasst und haben üblicherweise eine Ausdehnung bzw. einen Durchmesser von 1 μm bis hin zu einigen 10 μm. Ferner kann die Messelektrode in zwei oder mehrere Teile (z. B. Interdigitalelektroden 310) unterteilt werden. Dann kann eine Teilelektrode (z. B. die Interdigitalelektrodenstruktur 314 in 3) als Gegenelektrode Verwendung finden und damit eine räumlich getrennte Elektrode überflüssig machen. Darüber hinaus kann mit mehreren Teilelektroden und einer Gegenelektrode beispielsweise ein Teilablösen der Zelle gemessen werden und das Ablöseverhalten dynamisch verfolgt werden. Elektroden dieser Art (z. B. die Elektroden 410 in 4) können beispielsweise auch als Array (z. B. in dem flächigen Raster 415) angeordnet werden und beispielsweise zur Vermessung von Zellrasen (bzw. dem biologischen Material 105 mit einer flächigen, zum Raster 415 im Wesentlichen parallelen Ausdehnung) verwendet werden. Dabei wird für den ganzen Array bzw. für das gesamte flächige Raster 415 nur eine Gegenelektrode (z. B. die Elektrode 420 in 4) benötigt. Beispielsweise kann zusätzlich zu den Messelektroden auch eine weitere Elektrode als Referenzelektrode verwendet werden, um Schwankungen in den elektrischen Eigenschaften des Mediums, die z. B. durch eine Änderung der Zusammensetzung des Mediums oder durch eine Änderung der Temperatur hervorgerufen werden, zu signalisieren und dadurch Messfehler zu verhindern.
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Bei Ausführungsbeispielen können die Elektroden 120 dazu verwendet werden, um elektrochemische Potenziale an eine in dem Strömungskanal 110 vorhandene Flüssigkeit anzulegen, die sich üblicherweise im Bereich von einigen mV bis hin zu einigen 100 mV bewegen können.
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Bei Ausführungsbeispielen können die Messelektroden 120 zur Beobachtung der Zellen bzw. des biologischen Materials 105 mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie oder ähnlichen elektrophysiologischen Messmethoden herangezogen werden. Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass das Zellwachstum mit diesen Elektroden 120 „online” verfolgt werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit, auf der Elektrode 120 (mit entsprechender Größe) beispielsweise einen Zellmonolayer (einzelne Zellschicht) zu züchten, wie beispielsweise aus Endothelzellen, und die Zelladhäsion anderer im vorbeiströmenden Medium befindlicher Zellen (z. B. Leukozyten) an diese Zellschicht impedimetrisch zu erfassen, um beispielsweise den Prozess der Extravasation näher zu charakterisieren. Auch eine Beschichtung der Elektroden 120 mit je nach Fragestellung ausgewählten Molekülen, wie z. B. ECM(Extrazellularmatrix)-Molekülen (z. B. Fibronektin, Laminin, Tenascin, Kollagen, u. a.), Gelatine, Hyaluronsäure oder bestimmte Peptide (z. B. Poly-Lysin), ist denkbar.
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Bei Ausführungsbeispielen dient der Strömungskanal 110 nicht nur zur Versorgung der Zelle oder des Zellverbandes 605 mit beispielsweise einem Nährmedium oder einem Wirkstoff. Denn durch die Strömung 113 im Strömungskanal 110 kann mit steigenden Flussraten auch die Ablösung der Zelle bzw. des biologischen Materials 105 induziert werden. Über die Strömungsgeschwindigkeit v im Strömungskanal 110 kann schließlich auf die Scherkräfte 115, die zum Ablösen der Zelle oder des Zellverbandes 605 geführt haben, rückgeschlossen werden. Dabei ist es ein Vorteil, dass das Ablösen der Zelle oder des Zellverbandes einfach und „online” mithilfe der Elektrode 120 erfasst werden kann, ohne dass eine mikroskopische oder visuelle Auswertung erforderlich ist. Damit ist eine Parallelisierung der Messung technisch sehr viel einfacher zu realisieren, als es bei einem mikroskopischen Readout bzw. Auslesevorgang der Fall ist.
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Durch Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden die im Vorhergehenden beschriebenen Nachteile des bekannten Stands der Technik mittels der elektrischen Messung der Ablösung der Zelle von einer Substratoberfläche vermieden.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind dahingehend vorteilhaft, dass sie die Bestimmung der Zelladhäsionsenergie erlauben, welche für die Entwicklung neuer oder die Optimierung vorhandener Implantatmaterialien oder auch bei der näheren Untersuchung grundlegender Mechanismen der Zelladhäsion von grundlegendem Interesse sind.
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Ein Vorteil von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist, dass im Gegensatz zu den bisher verfügbaren Zelldesorptions-Messmethoden mit der vorliegenden Erfindung eine relativ gut aufgelöste Beobachtung und Quantifizierung beispielsweise der einzelnen Teilschritte der Zellablösung ermöglicht wird. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist vielseitig einsetzbar und erlaubt bei entsprechender technischer Umsetzung eine parallele Durchführung vieler Messungen und damit ein Testen verschiedener technischer Materialien im Sinne eines „Screening”. Da das erfindungsgemäße System ohne eine mikroskopische Kontrolle auskommt, entfallen die ansonsten im bekannten Stand der Technik notwendige Bildauswertung und der Einsatz von technischem Personal. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere als „stand-alone” bzw. selbständigen System funktionsfähig, und es bedarf keiner kostspieligen Zusatzgeräte.
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Technische Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung sind die sehr genaue, impedimetrische Bestimmung der Adhäsionsenergie adhärenter Zellen, die Analyse des Rezeptor-Crosstalk, die Messung der Zelladhäsion auf unterschiedlichen Materialien hinsichtlich Struktur und chemischer Zusammensetzung, wie beispielsweise auf implantierbaren Materialien.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Hynes, R. O., Integrins: versatility, modulation, and signalling in cell adhesion. Cell 1992, 69, 11–25 [0002]
- Lotz, M. M. et al., Cell adhesion to fibronectin and tenascin: quantitative measurement of initial binding and subsequent strenghtening response. J Cell Biol, 1989, Vol 109, 1795–1805 [0006]
- Thoumine, O. et al., Critical centrifugal forces induce adhesion rupture or structural reorganization in cultured cells. Cell Motil. Cytoskelet., 1996, 33, 276–287 [0006]
- Friedrichs, J. et al., Stimulated single-cell force spectroscopy to quantify cell adhesion receptor crosstalk, Proteomics, 2010, 10, 1455–1462 [0007]
- Helenius, J. et al., Single-cell force spectroscopy, J. Cell Sci., 2008, 121, 1785–1791 [0007]
- Sagvolden, G. et al., Cell adhesion force microscopy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, Vol. 96, pp. 471–476 [0008]
- Ay, C. et al., Evaluation of the correlation between focal adhesion kinase phosphorylation and cell adhesion force using „DEP” technology, Sensors 2012, 12, 5951–5965 [0010]