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3.2 Modifikation von planaren Mikroelektroden-Arrays 11
Proteinen verstopfen [7] . Als Kompromiss zwischen guten elektrischen Eigenschaften, mechanischer
Stabilität und verhältnismäßig günstiger Herstellung werden daher teilweise
auch metallische Platinelektroden eingesetzt [2] .
Die Vor- und Nachteile poröser Elektrodenmaterialien sind in Tab. 3.1 zusammengefasst.
Poröse Elektrodenmaterialien: Pt Black und Ti3N4
Vorteile Nachteile
- Hohe spezifische Oberfläche - Geringe mechanische Stabilität
→ Geringe Impedanz - Blockieren durch Proteine
→ Hohe Kapazität - Aufwändige Herstellung
- Geeignet für geringe
Signalamplituden, z.B.
in biologischen Systemen
- Adhäsionsprobleme zwischen
Zellen und Gewebe
Tabelle 3.1: Vor- und Nachteile verschiedener poröser Elektrodenmaterialien
Den porösen Elektrodenmaterialien stehen die planaren Materialien ITO und Gold gegenüber.
Wird die gleichzeitige Aufzeichnung optischer und elektrischer Signale angestrebt,
eignen sich ITO-Elektroden aufgrund ihrer Transparenz am besten [7, 16] . Allerdings bestehen
hier Defizite in der hohen Impedanz dieses Elektrodentyps, was niedrige Elektrodenkapazitäten
bedingt.
Planare Goldelektroden eignen sich besonders gut zur Signalableitung in Netzwerken aus
neuronalen Zellen. Im Gegensatz zu den o.g. porösen Materialien zeichnet sich Gold durch
eine hohe mechanische und chemische Stabilität aus und lässt sich zudem leicht chemisch
modifizieren. So können auf die Goldoberfläche gezielt Adhäsionsmoleküle, z.B. in Form
von Self-Assembled Monolayers (SAMs), aufgebracht werden [17] . SAMs können mit einer
Thiolgruppe (-SH) synthetisiert werden, über deren Schwefelbindung die Kopplung
an Goldoberflächen erfolgt. Auf einfache Weise können sie mit spezifischen Schlüsselsequenzen
aus Peptiden versehen werden, die das Zellwachstum fördern. Ein Beispiel einer
solchen Aminosäuresequenz stellt PA22-2 dar. Dabei handelt es sich um ein Fragment des
Peptids Laminin, welches die Zelladhäsion und das Neuritenwachstum fördert [18–21] .
Einen Überblick über die Vor- und Nachteile planarer Elektrodenmaterialien gibt Tab. 3.2: