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140 Kapitel 6: Diskussion
dass die Signalqualität gegenüber planaren MEAs in Abhängigkeit vom Elektrodendurchmesser
erhöht werden konnte. Für 10 μm große Elektroden wurde der höchste Vergrößerungsfaktor
von 2,2 erreicht, gefolgt von 15 μm großen MEAs mit einem Faktor von 1,7.
Für MEAs mit 20 μm und 8 μm Durchmesser ergaben sich dagegen nur Vergrößerungsfaktoren,
die knapp über 1 lagen, so dass hier kaum eine signifikante Verbesserung des
Signal-Rausch-Verhältnisses durch Nanopillars erreicht wurde.
Insgesamt war die Ermittlung der durchschnittlichen Aktionspotenziale und Signal-Rausch-
Verhältnisse pro Elektrodendurchmesser bei allen MEA-Typen mit sehr hohen Standardabweichungen
behaftet. Diese Abweichungen sind durch Schwankungen in der Kultivierung
der HL1-Zellen zu begründen, die zu unterschiedlichen Zelldichten auf den Chips
führten. Auch Schwankungen in der Fibronektin-Beschichtung können die Qualität der
extrazellulären Signale beeinflusst haben, da die Beschichtung maßgeblich die Dichte der
Zellkultur und die Kopplung der Zellen an die Elektroden steuert. Außerdem lagen pro
Zellkultur nur relativ niedrige Stichprobenzahlen vor. Eine Wiederholung der Zellkulturen
mit höheren Probenzahlen kann in Zukunft helfen, die jeweiligen Standardabweichungen
zu senken, um verlässlichere Aussagen über die Verbesserung der Signalqualität machen
zu können. Ebenso können eventuelle Rückstände aus vorherigen Zellkultur-Experimenten
einen Einfluss auf die Zellkopplung gehabt haben. Denn bei einer wiederholten Verwendung
von MEA-Chips konnte gezeigt werden, dass die mehrschrittigen Reinigungsprozesse
die Elektrodenoberfläche und die Passivierung schädigten (s. Abb. 5.52). Dieser Aspekt
kann ebenfalls Auswirkungen auf die Qualität der abgeleiteten Signale gehabt haben. Vor
allem waren hier Elektroden betroffen, auf denen die Pillars nicht sehr dicht gewachsen
waren, weshalb für künftige Signalableitungen ausschließlich MEAs mit dicht gewachsenen
Nanopillars verwendet werden sollten. Neben der gezielten Optimierung der Zellkulturbedingungen
sollte künftig auch eine Modifikation der Nanopillars auf den MEAs hin zu
noch längeren Nanostrukturen angestrebt werden. Über die entsprechende Vergrößerung
der Pillaroberfläche durch ein erhöhtes Aspektverhältnis könnte dann das Signal-Rausch-
Verhältnis noch weiter erhöht werden.
Elektrochemische Charakterisierung von nanostrukturierten Gold-MEAs
Im Anschluss an die Ableitung extrazellulärer Signale von HL1-Zellen wurde von den Elektroden,
die die höchsten Aktionspotenziale lieferten, mittels Impedanzspektroskopie die
Kapazität bestimmt. Für alle vier Elektrodendurchmesser streuten die gemessenen Kapazitäten
sehr stark. Eine signifikante Erhöhung der Kapazität durch Nanopillars konnte
aufgrund dessen nicht nachgewiesen werden. Als Grund für die schwankenden Kapazitäten
wurden Variationen in der Qualität der Passivierung vermutet, hervorgerufen z.B. durch