View - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

8 Kapitel 3: Grundlagen
(a) Planares MEA von
Thomas [6]
(b) MEA-Signal, das mit Herzzellen von
Hühnern aufgenommen wurde [6]
Abbildung 3.1: Erstes Design von planaren Mikroelektroden-Arrays
beschichtetet waren. Die Arrays bestanden aus 2 Reihen mit 16 Elektroden, die 10 μm 2
groß und jeweils 250 μm voneinander getrennt waren. Als Isolierung wurde Siliziumdioxid
verwendet. So gelang es der Gruppe von Pine Signale von 19 Zellen in 9 Kulturen aufzuzeichnen.
Die Zellen waren dabei nicht in direktem Kontakt mit der Elektrode sondern ca.
25 μm voneinander entfernt. Die Signal-Rausch-Verhältnisse lagen bei 5:1 bis 15:1. Neben
der Ableitung von Signalen konnten Pine et al. schließlich zeigen, dass ihre Elektroden
außerdem zur Stimulation von Zellen genutzt werden können.
Am IBN-2 werden derzeit MEAs mit 64 Elektroden verwendet (s. Abb. 3.2), wie sie bei
Gross und Taketani beschrieben sind [8, 9] . Eine weitere Möglichkeit zur Ableitung extrazellulärer
Signale stellen Feldeffekt-Transistoren (FETs) dar [10, 11] , die ebenfalls Gegenstand
der aktuellen Forschung am IBN-2 sind jedoch nicht in der vorliegenden Arbeit behandelt
werden. MEAs haben sich inzwischen für vielfältige Anwendungen in der Biosensorik und
teilweise in der Neuroprothetik etabliert [8, 12–14] .
Bei der Herstellung von Biochips mit MEAs sind folgende Faktoren wichtig [7] :
• Die Biokompatibilität der verwendeten Materialien ist zwingend erforderlich, d.h.
sie dürfen keinen toxischen Effekt auf die Zellkulturen oder das Gewebe haben.
• Elektrodenmaterialien sollten eine gute Adhäsion der biologischen Präparate ermöglichen,
um die Ableitung der elektrischen Signale zu vereinfachen.