DE10323096A1

DE10323096A1 - Procedure for the investigation of the influence of active substances on biological cells

Info

Publication number: DE10323096A1
Application number: DE2003123096
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Arndt; Hendrik Dr. Rönsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-09
Also published as: WO2004104589A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Untersuchung des Wirkstoffeinflusses auf Zellen werden diese auf einem Probenträger (13, 14) immobilisiert, der in einer Reaktionskammer (12) untergebracht ist. Durch Beaufschlagung der Reaktionskammer mit dem Wirkstoff (z. B. in der Nährlösung für die Zellen enthalten) können elektrische Signale über den elektrisch leitfähigen Probenträger (14) ausgelesen werden, die einen Rückschluss auf die elektrischen Eigenschaften der Zellen (11) zulassen. Hierdurch kann insbesondere ein Absterben der Zellen ermittelt werden, wodurch die toxische Wirkung des Wirkstoffes untersucht werden kann. Durch diese Untersuchung können die sonst notwendigen Tierversuche eingeschränkt oder sogar eingespart werden (gebräuchliche LD50-Toxizitätstests).In a method for examining the influence of active substance on cells, they are immobilized on a sample carrier (13, 14) which is accommodated in a reaction chamber (12). By applying the active ingredient to the reaction chamber (e.g. contained in the nutrient solution for the cells), electrical signals can be read out via the electrically conductive sample carrier (14), which allow a conclusion to be drawn about the electrical properties of the cells (11). In this way, in particular cell death can be determined, whereby the toxic effect of the active substance can be investigated. This examination can limit or even save the otherwise necessary animal experiments (common LD50 toxicity tests).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung eines Wirkstoffeinflusses auf biologische Zellen, bei dem die zu untersuchenden Zellen auf einem Probenträger immobilisiert werden, die Zellen mit dem Wirkstoff beaufschlagt werden und die Zellen auf eine Reaktion auf den Wirkstoff hin untersucht werden.The The invention relates to a method for investigating the influence of an active substance on biological cells in which the cells to be examined are based on a sample holder be immobilized, the cells acted upon with the active ingredient and the cells are examined for a reaction to the active ingredient.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE 198 58 490 A1 beschrieben. Bei dem Verfahren gemäß diesem Dokument wird eine Zelle mittels einer biokompatiblen Adhäsionsschicht auf einem Probenträger immobilisiert. Im nächsten Schritt wird die immobilisierte Zelle mit Wirkstoffmolekülen beaufschlagt, die an unterschiedliche Proteine in der Zellmembran angelagert werden können. Eine Untersuchung der Zelle wird mit nahfeldoptischen Methoden durchgeführt, wobei eine Veränderung der optischen Eigenschaften der Zelle aufgrund einer Reaktion auf den Wirkstoff hin ermittelt werden kann. Beispielsweise kann eine Anlagerung von Östrogenen an die Rezeptoren einer Zelle durch eine Verschiebung der Fluoreszenzwellenlänge von gebundenem Östrogen im Vergleich zu ungebundenem Östrogen festgestellt werden. Um eine Fluoreszenz der Östrogene zu bewirken, werden diese mit sogenannten Fluoreszenzmarkern versehen, bevor sie bei der Versuchsdurchführung beispielsweise mittels einer Nährlösung zu den zu untersuchenden Zellen gegeben werden. Eine Fluoreszenzlichtanregung erfolgt bei der Versuchsdurchführung dann mittels geeigneter Lichtquellen im Probenträger, mit denen die Zellen bestrahlt werden.Such a method is in the DE 198 58 490 A1 described. In the method according to this document, a cell is immobilized on a sample carrier by means of a biocompatible adhesive layer. In the next step, the immobilized cell is loaded with active substance molecules that can be attached to different proteins in the cell membrane. The cell is examined using near-field optical methods, and a change in the optical properties of the cell due to a reaction to the active substance can be determined. For example, an attachment of estrogens to the receptors of a cell can be determined by a shift in the fluorescence wavelength of bound estrogen compared to unbound estrogen. In order to cause fluorescence of the estrogens, these are provided with so-called fluorescence markers before they are added to the cells to be examined, for example by means of a nutrient solution, when carrying out the experiment. When carrying out the experiment, fluorescence light is then excited by means of suitable light sources in the sample holder with which the cells are irradiated.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Untersuchung eines Wirkstoffeinflusses auf biologische Zellen anzugeben, welches vergleichsweise einfach durchgeführt werden kann.The The object of the invention is a method for investigation of an influence of active substance on biological cells, which carried out comparatively easily can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Probenträger elektrisch leitfähig ist und als Maß für eine Reaktion der Zellen auf den Wirkstoff eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen mit Hilfe des Probenträgers ermittelt wird. Hierbei wird der Umstand genutzt, dass eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen, die diese aufgrund ihrer zelltypischen Aktivitäten aufweisen, sich direkt auch auf die elektrischen Eigenschaften des Probenträgers auswirken, so dass eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen indirekt durch eine Ermittlung der elektrischen Eigenschaften des Probenträgers festgestellt werden kann. Veränderungen der elektrischen Eigenschaften des Probenträgers, die durch eine geeignete elektrische Kontaktierung ausgelesen werden können, lassen somit einen Rückschluss auf eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen und somit auf deren Reaktion auf den Wirkstoff hin zu. Die so realisierte, elektrische Untersuchung der Zellen birgt den Vorteil, dass eine Untersuchung des Wirkstoffeinflusses auf diese Zellen besonders einfach möglich ist, da die Wirkstoffe vor der Versuchsdurchführung nicht auf beispielsweise ein optisches Nachweisverfahren wie die Fluoreszenzlichtanregung vorbereitet werden müssen. Damit kann beispielsweise die Markierung der Wirkstoffe mit Fluoreszenzmarkern entfallen. Hierdurch lassen sich nicht nur vorteilhaft Kosten bei der Durchführung des Nachweisverfahrens einsparen, sondern es kann auch ausgeschlossen werden, dass der Wirkstoff durch eine Vorbereitung auf die Versuchs durchführung in gerade den zu untersuchenden Eigenschaften verändert wird.This The object of the invention solved, that the sample holder electrically conductive and as a measure of a reaction of the cells on the drug a change in electrical properties the cells are determined using the sample holder. in this connection the fact is used that a change in electrical properties the cells that have these due to their cell-typical activities, directly affect the electrical properties of the sample holder, making a change the electrical properties of the cells indirectly through a determination the electrical properties of the sample holder can be determined. changes the electrical properties of the sample carrier, which are determined by a suitable electrical contacts can be read out, thus leaving a conclusion for a change the electrical properties of the cells and thus their reaction towards the active ingredient. The electrical examination realized in this way The advantage of the cells is that the influence of the active substance can be examined on these cells is particularly easy because the active ingredients before carrying out the experiment not, for example, an optical detection method like that Fluorescent light excitation must be prepared. For example there is no need to label the active substances with fluorescent markers. This not only allows advantageous costs for the implementation of the Saving the verification process, but it can also be excluded that the active ingredient is prepared by preparing for the experiment just the properties to be examined is changed.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen durch die Messung des Membranpotentials der Zellen ermittelt wird. Dabei kann das Membranpotential beispielsweise kapazitiv gemessen werden, wobei der elektrisch leitfähige Probenträger hierbei als Kondensatorplatte genutzt wird. Bei der Messung wird vorteilhaft der Umstand genutzt, dass lebende Zellen aufgrund ihres Zellstoffwechsels zwischen dem Zellinneren und ihrer durch die Zellmembran abgetrennten Umgebung ein elektrisches Potential aufbauen. Da dieses Membranpotential stoffwechselabhängig ist, lässt sich eine Veränderung des Membranpotentials infolge eines Wirkstoffeinflusses auf den Stoffwechsel der Zelle mittels des elektrisch leitfähigen Probenträgers auf besonders einfache Weise ermitteln. Bei toxischen Wirkstoffen ist z. B. eine Verminderung des Membranpotentials aufgrund eines Vitalitätsverlustes der Zellen zu erwarten. Mit dem Probenträger als Kondensatorplatte kann das Membranpotential z. B. mit einer phasensensitiven Elektronik ermittelt werden.A particularly cheap Embodiment of the invention provides that the change the electrical properties of the cells by measuring the Membrane potential of the cells is determined. The membrane potential can be measured capacitively, for example, the electrically conductive sample carrier being used here is used as a capacitor plate. When measuring is advantageous used the fact that living cells due to their cell metabolism between the cell interior and their separated by the cell membrane Build an electrical potential in the environment. Because of this membrane potential metabolically dependent is, lets yourself a change the membrane potential due to the influence of an active ingredient on the Metabolism of the cell by means of the electrically conductive sample carrier on special determine easily. In the case of toxic active substances, e.g. Legs Reduction of membrane potential due to loss of vitality of the cells to be expected. Can with the sample holder as a capacitor plate the membrane potential z. B. with a phase sensitive electronics be determined.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf dem Probenträger eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen, voneinander elektrisch isolierten Bereichen vorgesehen ist, mit denen unabhängig voneinander eine Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen ermittelt wird. Die Vielzahl von Bereichen ermöglicht vorteilhaft, eine Messung der elektrischen Eigenschaften der Zellen ortsspezifisch vorzunehmen. Hierdurch können beispielsweise die Zellen jeweils einzeln auf ihre elektrischen Eigenschaften hin untersucht werden. Die elektrisch leitfähigen Bereiche können auch derart klein hergestellt werden, dass jeweils mehrere elektrisch leitfähige Bereiche jeweils einer Zelle zugeordnet werden können. Hierdurch lässt sich vorteilhaft sogar eine ortsaufgelöste Untersuchung der einzelnen Zellen durchführen.According to one Another embodiment of the invention provides that on the Sample carrier one Variety of electrically conductive, areas electrically insulated from one another are provided with which independently from each other a change in electrical properties of the cells is determined. The multitude of areas advantageous to measure the electrical properties of the cells site-specific. In this way, for example, the cells each individually examined for their electrical properties become. The electrically conductive Areas can also be such be made small that each have several electrically conductive areas can be assigned to one cell at a time. This allows even a spatially resolved examination of the individual is advantageous Carry out cells.

Bei der Durchführung des Verfahrens kann gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung vorgesehen werden, dass die ermittelte Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Zellen mit Referenzdaten verglichen wird, welche bestimmte Reaktionen der Zellen charakterisieren. Hierdurch können vorteilhaft bestimmte Veränderungsmuster der elektrischen Eigenschaften der Zellen erkannt werden, die den gespeicherten Referenzdaten entsprechen.at the implementation the method can be carried out according to a further aspect of the invention that the determined change the electrical properties of the cells compared with reference data which characterize certain cell responses. hereby can advantageous certain patterns of change of the electrical properties of the cells that are stored Match reference data.

Es ist vorteilhaft, wenn als Referenzdaten diejenigen elektrischen Eigenschaften der Gesamtheit der Zellen ermittelt werden, die vorliegen, wenn ein bestimmter Prozentsatz, insbesondere die Hälfte der auf dem Probenträger immobilisierten Zellen abgestorben ist. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, Toxizitätsuntersuchungen von Wirkstoffen, die bisher an lebenden Organismen wie Fischen, Ratten und Würmern durchgeführt wurden, durch die Untersuchung einzelner lebender Zellen entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ersetzen. Hierbei kann Gesichtspunkten des Tierschutzes Rechnung getragen werden und die Zahl notwendiger Tierversuche deutlich verringert werden.It is advantageous if those electrical as reference data Properties of the entirety of the cells that are present are determined if a certain percentage, especially half of the on the sample holder immobilized cells has died. This makes it more advantageous Way, toxicity studies of active substances that were previously found in living organisms such as fish, Rats and worms carried out were examined by examining individual living cells accordingly of the method according to the invention to replace. This can take account of animal welfare considerations and the number of animal experiments required is significantly reduced become.

Ein Untersuchungsverfahren für die Toxizität von Wirkstoffen, bei dem die zu untersuchenden Tiere mit dem Wirkstoff konfrontiert werden, um die Dosis zu ermitteln, bei der 50% der untersuchten Tiere sterben, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren in besonders einfacher Weise ersetzt werden. Der sogenannte LD50-Test (Lethal Dosis 50%) wird mit dem Verfah ren gemäß der Erfindung derart durchgeführt, dass das Membranpotential der untersuchten Zellen in Abhängigkeit des Zellstoffwechsels als Folge der Inkubation mit toxischen Wirkstoffen vermessen wird. Dieses kann sich in einer Größenordnung von 0 bis ca. 200 mV bewegen. Ermittelt werden die Eigenschaften des Probenträgers für den Fall, dass 50% der auf dem Probenträger immobilisierten Zellen abgestorben sind. Da sie für diese Zellen eine Verringerung des Membranpotentials und schließlich eine Absenkung auf 0 ergibt, kann ein Absterben der Zellen beispielsweise durch eine Verminderung der Kapazität des als Kondensator wirkenden Systems, bestehend aus Zellmembran und Probenträger als Kondensatorplatten im weiteren Sinne, ermittelt werden. Unterschreitet also der ermittelte elektrische Messwert für den Probenträger den charakteristischen Wert für ein Absterben von 50% der Zellen, so kann die dazugehörige Konzentration des toxischen Wirkstoffes in der Nährlösung für die Zellen als LD 50 festgestellt werden. Hierdurch kann eine Verabreichung des toxischen Wirkstoffes an lebenden Organismen zumindest drastisch reduziert oder sogar komplett ersetzt werden.On Examination procedure for the toxicity of Active substances in which the animals to be examined with the active substance faced to determine the dose at which 50% of the examined animals can die by the method according to the invention can be replaced in a particularly simple manner. The so-called LD50 test (Lethal dose 50%) is carried out with the method according to the invention in such a way that the membrane potential of the cells examined as a function of of cell metabolism as a result of incubation with toxic agents becomes. This can range from 0 to approx. 200 move mV. The properties of the sample carrier are determined for the case that 50% of that on the sample rack immobilized cells have died. Since they're for this Cells a decrease in membrane potential and eventually a Lowering to 0 results in cell death, for example by reducing the capacitance of the system acting as a capacitor, consisting of cell membrane and sample carrier as capacitor plates in a broader sense. So falls below the determined electrical Reading for the sample holder the characteristic value for a death of 50% of the cells, so the associated concentration of the toxic active ingredient in the nutrient solution for the cells found as LD 50 become. This can result in administration of the toxic active substance at least drastically reduced or even in living organisms to be completely replaced.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mit den elektrisch leitfähigen Bereichen die Zellen derart untersucht werden, dass die Messsignale von jeweils einer bestimmten Zelle zugeordneten Bereichen zur Ermittlung der Veränderung der elektrischen Eigenschaften dieser Zelle gemeinsam ausgewertet werden. Hierdurch lässt sich, wie bereits erwähnt, vorteilhaft eine zellspezifische Auswertung der Messergebnisse erreichen. Es kann insbesondere das Absterben jeder einzelnen Zelle ermittelt werden, wodurch ein statistischer Wert bei bekannter Anzahl der Zellen direkt abgeleitet werden kann. Für eine zellspezifische Auswertung der Messergebnisse muss jeder Zelle mindestens ein elektrisch leitfähi ger Bereich zugeordnet sein. Für den Fall, das mehrere elektrisch leitfähige Bereiche pro Zelle Verwendung finden, lassen sich die elektrischen Eigenschaften der jeweiligen Zelle zusätzlich örtlich auflösen.A Special embodiment of the invention provides that with the electrical conductive Areas of the cells are examined in such a way that the measurement signals from areas assigned to a particular cell for determination of change evaluated the electrical properties of this cell together become. This leaves as already mentioned, advantageously achieve a cell-specific evaluation of the measurement results. In particular, the death of each individual cell can be determined be, whereby a statistical value with a known number of Cells can be derived directly. For a cell-specific evaluation Each cell must have at least one electrically conductive area of the measurement results be assigned. For the case that use multiple electrically conductive areas per cell can find the electrical properties of each Dissolve the cell locally.

Bei einer zellenweisen Messung der elektrischen Eigenschaften ist es vorteilhaft, wenn die ermittelte Veränderung der elektrischen Eigenschaften der jeweiligen Zelle mit Referenzdaten verglichen wird, welche bestimmte Reaktionen der jeweiligen Zelle charakterisieren. Somit können die unterschiedlichen Reaktionszustände der einzelnen Zellen beispielsweise bei Beaufschlagung mit toxischen Wirkstoffen ermittelt werden, da eine Überlagerung von Messsignalen mehrerer Zellen vermieden werden kann.at It is a cell-by-cell measurement of the electrical properties advantageous if the determined change in the electrical properties of the each cell is compared with reference data, which specific Characterize reactions of the respective cell. Thus, the different reaction states of the individual cells, for example when exposed to toxic agents can be determined because an overlay of Measurement signals of several cells can be avoided.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn als Referenzdaten die elektrischen Eigenschaften der einzelnen Zellen ermittelt werden, die vorliegen, wenn die jeweilige Zelle abgestorben ist. Diese elektrischen Eigenschaften lassen sich z. B. durch das Absinken des Membranpotentials einer einzelnen Zelle unterhalb eines kritischen Wertes feststellen. Die Ermittlung erfolgt insbesondere indirekt durch eine kapazitive Messung, wie bereits beschrieben.Farther it is particularly advantageous if the electrical Properties of the individual cells can be determined that exist when the respective cell has died. These electrical properties can z. B. by the decrease in membrane potential single cell below a critical value. The Determination takes place, in particular, indirectly through a capacitive measurement, as already described.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigenFurther Details of the invention are described below with reference to the drawing described. Show here

1 schematisch den Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Analysevorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 schematically shows the section through an embodiment of an analysis device for performing the method according to the invention,

2 schematisch eine auf einem Probenträger zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens immobilisierte Zelle im Schnitt und 2 schematically a cell immobilized on a sample carrier for performing the method according to the invention in section and

3 eine Aufsicht auf den Probenträger gemäß 2. 3 supervision according to the sample carrier 2 ,

Eine Untersuchungsvorrichtung für Zellen 11 gemäß 1 weist eine Probenkammer 12 auf, in der die Zellen 11 auf einer biokompatiblen Schicht 13 immobilisiert sind. Die biokompatible Schicht 13 ist auf einem Probenträger 14 aufgebracht, der seinerseits als Proben die Zellen 11 trägt. Die Reaktionskammer 12 weist ein Gehäuse 15 auf, aus dem schematisch dargestellt ein elektrischer Anschluss 16 für den Probenträger 14 herausgeführt ist. An den Anschluss 16 sind ein elektrischer Signalgenerator 17 und ein Messgerät 18 angeschlossen.An examination device for cells 11 according to 1 has a sample chamber 12 on in which the cells 11 on a biocompatible layer 13 are immobilized. The biocompatible layer 13 is on a sample rack 14 applied, which in turn as samples the cells 11 wearing. The reaction chamber 12 has a housing 15 on, from which an electrical connection is shown schematically 16 for the sample holder 14 is brought out. To the connection 16 are an electrical signal generator 17 and a measuring device 18 connected.

Der Signalgenerator 17 und das Messgerät 18 können z. B. aus einer phasensensitiven Elektronik bestehen. Bei einer solchen Elektronik beruht das Messprinzip darauf, dass durch Kondensatoren im Wechselstromkreis eine Zeitverschiebung Δt entsteht: das Strommaximum eilt dem Spannungsmaximum voraus. Jede stoffwechselaktive Zelle hat an der Zellmembran eine elektrische Potentialdifferenz von ca. 50-100 mV. Dieses Membranpotential lässt die Zelle in einem Wechselstromfeld als Kondensator wirken. Wenn der Wechselstrom eine Sinusform hat, wird diese Verschiebung in ° (Grad) gemessen und als Phasenwinkel φ (phi) bezeichnet. Bildlich ausgedrückt haben vitale Zellen mit stabilem Membranpotential einen hohen Phasenwinkel, während in Ihrer Vitalität eingeschränkte Zellen mit niedrigem Membranpotential einen entsprechend niedrigeren Phasenwinkel haben. Der Phasenwinkel ist bei einer Frequenz von 50 Hz am aussagekräftigsten.The signal generator 17 and the meter 18 can e.g. B. consist of a phase-sensitive electronics. With such electronics, the measuring principle is based on the fact that capacitors in the AC circuit produce a time shift Δt: the current maximum leads the voltage maximum. Each metabolically active cell has an electrical potential difference of approx. 50-100 mV on the cell membrane. This membrane potential allows the cell to act as a capacitor in an AC field. If the alternating current has a sinusoidal shape, this shift is measured in ° (degrees) and referred to as phase angle φ (phi). In figurative terms, vital cells with a stable membrane potential have a high phase angle, while cells with a low membrane potential with a reduced vitality have a correspondingly lower phase angle. The phase angle is most meaningful at a frequency of 50 Hz.

Ein Deckel 19 der Probenkammer 12 ist transparent ausgeführt, so dass eine optische Untersuchung der Zellen 11 mittels einer Kamera 20 zusätzlich zur erfindungsgemäßen, elektrischen Untersuchung der Zellen erfolgen kann. Die elektrische Untersuchung der Zellen wird dadurch vorgenommen, dass der Signalgenerator 17 ein elektrisches Signal mit bekannter Charakteristik erzeugt, wobei die Reaktion des Probenträgers auf dieses elektrische Signal mit dem Messgerät ermittelt wird.A lid 19 the sample chamber 12 is made transparent, so that an optical examination of the cells 11 using a camera 20 in addition to the electrical examination of the cells according to the invention. The electrical examination of the cells is carried out by the signal generator 17 generates an electrical signal with a known characteristic, the reaction of the sample carrier to this electrical signal being determined with the measuring device.

Hierbei spielt die Verfassung der Zellen 11 eine wesentliche Rolle, da diese aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften die elektrischen Eigenschaften des Probenträgers 14 direkt beeinflussen.Here the constitution of the cells plays 11 play an essential role, because due to their electrical properties, these affect the electrical properties of the sample carrier 14 influence directly.

In 2 ist ein Probenträger 14a als Ausschnitt dargestellt, auf dem elektrisch leitfähige Bereiche 21 aufgebracht sind. Diese Bereiche 21 werden von der biokompatiblen Schicht 13 bedeckt, welche einerseits für die Immobilisierung der Zelle 11 verantwortlich ist und vorteilhafterweise andererseits als Dielektrikum wirken kann.In 2 is a sample holder 14a shown as a section on which electrically conductive areas 21 are upset. These areas 21 are from the biocompatible layer 13 which covers the one hand for the immobilization of the cell 11 is responsible and can on the other hand advantageously act as a dielectric.

Schematisch dargestellt ist weiterhin ein Wirkstoff 22, welcher gemäß 2 in die Zelle eindringt. Alternativ (nicht dargestellt) könnte sich der Wirkstoff auch auf der Zellmembran 23 der Zelle 11 anlagern. Eine elektrische Untersuchung der unter Wirkstoffeinfluss befindlichen Zelle 11 erfolgt über die Bereiche 21, die entsprechend der Darstellung in 1 über einen nicht dargestellten Anschluss elektrisch kontaktierbar sind. Diese wirken als Kondensatorplatten, mit deren Hilfe – verstärkt durch die als Dielektrikum wirkende biokompatible Schicht 13 – das Membranpotential der Membran 23 im Bereich der Immobilisierung indirekt gemessen werden kann. Verringert sich nämlich das Membranpotential, d. h. das zwischen Zellinnerem und Zellumgebung ausgebildete elektrische Potential, so verringert sich dadurch auch die Kapazität der aus der Zellmembran 23 und den Bereichen 21 gebildeten Kondensatoren.An active ingredient is also shown schematically 22 which according to 2 penetrates into the cell. Alternatively (not shown), the active ingredient could also be on the cell membrane 23 the cell 11 attach. An electrical examination of the cell under the influence of the active substance 11 takes place across the areas 21 which, as shown in 1 are electrically contactable via a connection, not shown. These act as capacitor plates, with the help of which they are reinforced by the biocompatible layer acting as a dielectric 13 - The membrane potential of the membrane 23 can be measured indirectly in the area of immobilization. If the membrane potential is reduced, ie the electrical potential formed between the cell interior and the cell environment, the capacity of the cell membrane is also reduced 23 and the areas 21 formed capacitors.

Der 3 kann eine Ausbildung der Bereiche 21 als Aufsicht entnommen werden. Diese können auf dem Probenträger 14a durch Strukturierung einer leitfähigen Schicht hergestellt werden, wobei die notwendigen Anschlüsse 16 ebenfalls aus dieser Schicht gebildet werden können und in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Bereichen 21 verlaufen.The 3 can be an area education 21 be taken as supervision. These can be on the sample holder 14a be made by patterning a conductive layer, making the necessary connections 16 can also be formed from this layer and in the spaces between the individual areas 21 run.

Claims

Method for investigating the influence of active substances on biological cells ( 11 ), in which - the cells to be examined ( 11 ) on a sample holder ( 14 . 14a ) are immobilized, - the cells ( 11 ) acted upon with the active ingredient and - the cells ( 11 ) are examined for a reaction to the active substance, characterized in that the sample carrier ( 14 . 14a ) is electrically conductive and as a measure of a reaction of the cells ( 11 ) a change in the electrical properties of the cells on the active ingredient ( 11 ) with the help of the sample holder ( 14 . 14a ) is determined.

A method according to claim 1, characterized in that the change in the electrical properties of the cells ( 11 ) by measuring the membrane potential of the cells ( 11 ) is determined.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that on the sample carrier ( 14 . 14a ) a large number of electrically conductive areas which are electrically insulated from one another ( 21 ) is provided with which, independently of one another, a change in the electrical properties of the cells ( 11 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined change in the electrical properties of the cells ( 11 ) is compared with reference data, which specific reactions of the cells ( 11 ) characterize.

A method according to claim 4, characterized in that those electrical properties of the entirety of the cells ( 11 ) that are present when a certain percentage, in particular half of the samples ( 14 . 14a ) immobilized cells ( 11 ) has died.

A method according to claim 3, characterized in that with the electrically conductive areas ( 21 ) the cells ( 11 ) are examined in such a way that the measurement signals from a particular cell ( 11 ) assigned areas for determining the change in the electrical properties of this cell ( 11 ) are evaluated together.

A method according to claim 6, characterized in that the determined change in the electrical properties of the respective cell ( 11 ) is compared with reference data, which specific reactions of the respective cell ( 11 ) characterize.

Method according to Claim 7, characterized in that the electrical properties of the individual cells ( 11 ) that are present when the respective cell ( 11 ) has died.