View - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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12 Kapitel 3: Grundlagen<br />
Planare Elektroden<br />
Au ITO<br />
Vorteile Nachteile Vorteile Nachteile<br />
- Hohe mechanische<br />
Stabilität<br />
- Hohe Impedanz - Transparenz - Hohe Impedanz<br />
- Hohe chemische<br />
Beständigkeit<br />
- Niedrige Kapazität<br />
- Möglichkeit zur<br />
Oberflächenmodifikation<br />
durch<br />
Thiolguppen<br />
- Hohes Signalrauschen<br />
Tabelle 3.2: Vor- und Nachteile verschiedener planarer Elektrodenmaterialien<br />
Als Substrat für MEA-Biochips wird heutzutage überwiegend Glas verwendet [2, 8, 9, 22–24] .<br />
Eine weit verbreitete Alternative stellen transparente Polymersubstrate dar, die für besser<br />
kontrollierbare in vitro-Bedingungen auch in perforierter oder flexibler Form eingesetzt<br />
werden [7, 25–27] . Diese transparenten Substrate ermöglichen die unkomplizierte Beobachtung<br />
des Zellwachstums mit einem Durchsichtmikroskop. Glas verfügt außerdem über<br />
vorteilhafte chemische Eigenschaften und eine gute elektrische Isolierung. Oftmals werden<br />
auch Siliziumwafer als Substrat eingesetzt [28] . In dieser Arbeit finden sie ebenfalls<br />
Verwendung als Substratmaterial. Wegen der Lichtundurchlässigkeit wird dann Fluoreszenzmikroskopie<br />
für die Überwachung des Zellwachstums verwendet. Si-Wafer eignen sich<br />
besonders gut als Substratmaterial der Planartechnologie, wenn die Signalableitung über<br />
Feldeffekt-Transistoren oder für integrierte Signalverstärkung und zur Signalfilterung auf<br />
einem Chip verwendet werden sollen. Auf Si-Substraten müssen die Elektroden dann allerdings<br />
durch eine Isolierschicht vom Substrat getrennt werden. Diese Schicht vermeidet bei<br />
der Signalableitung auftretende Kurzschlüsse und parasitäre Kapazitäten an der Schnittstelle<br />
zwischen den Leiterbahnen und der leitenden Nährlösung der Zellkultur [7] .<br />
Isolierschichten für Biochips sollten eine möglichst niedrige dielektrische Konstante besitzen<br />
oder verhältnismäßig dick sein. Weit verbreitete Materialien, die diesen Anforderungen<br />
gerecht werden, sind Siliziumnitrid und Siliziumdioxid. Aber auch Polymere wie<br />
Polyimid, Parylen und SU8-Epoxid finden als Isolierschicht von MEAs Verwendung. Polymere<br />
können sogar mit höheren Schichtdicken deponiert werden als Siliziumnitrid oder<br />
Siliziumdioxid und sind oftmals photosensitiv, was ihre anschließende Bearbeitung mittels
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