Verbesserte Techniken des Micropatternings für räumlich definierte Zellstrukturen auf Microchips für zellbiologische Anwendungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wir haben ein enormes Verständnis der Zellbiologie durch das Experimentieren mit Zellen auf Kunststoff- oder Glasoberflächen kultiviert gewonnen. Allerdings werden in diesen Versuch Zellen zufällig positioniert, während in den Körperzellen räumlich hoch in Form von Geweben, wie die Schichten der Haut, die Alveolen Luftsäcke in den Lungen und markante Kammern innerhalb des Gehirns angeordnet sind. Mikrostrukturierung Technologien, die von der Computer-Industrie entwickelt wurden, können verwendet werden, um räumlich zu bestellen Zellkulturen mit Abmessungen, die denen im Körper gefunden werden. Das DFG-geförderte Forschung verwendet wurde, um das Material zu verstehen, Muster Zellen, dh Flächen, die Zelladhäsion und Flächen, die Zell-Adhäsion unterstützen widerstehen Kontraste erforderlich. Wasser-liebenden, so genannte hydrophile Oberflächen gefunden wurden, um die Zelladhäsion und Wasser-hassenden, hydrophobe unterstützen, wurden Flächen gefunden zu Zellhaftung abzulehnen. Es ist das Zusammenspiel von Proteinen adsorbiert auf diese beiden Arten von Oberflächen, die die Unterschiede im Verhalten produziert. Plasmen werden normalerweise für die Verwendung in optischen Anzeigen, wie Fernsehgeräte bekannt, kann aber auch verwendet, um Oberflächen zu oxidieren, Transformieren hydrophoben Oberflächen in hydrophile diejenigen werden. In diesem DFG-Projekt Plasmen wurden in Kombination mit mikrofabrizierten Schablonen verwendet, um hydrophilen- hydrophoben Material Kontraste zur Strukturierung von Zellen bereitzustellen. Extreme räumliche Steuerung (1/10, 000. einer cm) wurde gezeigt, geeignet zur Steuerung der Form von einzelnen Zellen und auch subzelluläre Strukturen wie Axone, verwenden die Kabel-ähnlichen Verbindungen Gehirnzellen miteinander kommunizieren. Bei größeren Abmessungen (1/100stel cm) kleine Gewebe gezüchtet werden können. Wir haben Microarrays zur Kultur Tausende von 3-D-sphärischen Mikrotumoren in einem Kulturgefäß, mit dem viele Anti-Krebs-Medikamentenkandidaten zur gleichen Zeit getestet werden können verwendet. Das Microarray sorgt die Tumoren sind alle identisch in Größe, so dass die Reaktionen auf verschiedene Medikamente direkt verglichen werden können, um die wirksamsten Medikamente zu identifizieren. In einer zweiten Anwendung, wurden Arrays verwendet werden, um Neuron-Konnektivität, eine Funktion von entscheidender Bedeutung für die Hirnfunktion zu messen. Hexagonalen Anordnungen von Neuronen wurden hergestellt und kultiviert, welche in Folge der Entwicklung von Axonen Verbindungen zwischen den Knoten in dem Netzwerk. In der Array-Format sind diese Verbindungen einfach zu visualisieren, während sie in normalen Neuronenkulturen die Axone chaotisch verteilt und verwickelt das macht es extrem schwierig, Verbindungen zwischen zwei Neuronen zu beobachten. Mit den Neuron-Arrays haben wir die neurotoxischen Wirkungen von verschiedenen Chemikalien gemessen. Diejenigen, die Verbindung verhindert werden kann als neurotoxisch eingestuft werden. Wir haben dieses den Network Formation Assay. Mit der Weiterentwicklung dieses zellulären Microarray-Technologie hat das Potenzial, zur Verringerung oder sogar Ersatz für Tierversuche werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The network formation assay: A spatially standardized neurite outgrowth analytical display for neurotoxicity screening, Lab on a Chip, 2010, 10, 701–709
J.P. Frimat, J. Sisnaiske, S. Subbiah, H. Menne, P. Godoy, P. Lampen, M. Leist, J. Franzke, J. G. Hengstler, C. van Thriel and J. West
- A microfluidic array with cellular valving for single cell co‐culture, Lab on a Chip, 2011, 11(2), 231–237
J.P. Frimat, M. Becker, Y.‐Y. Chiang, D. Janasek, J.G. Hengstler, J. Franzke and J. West
- High fidelity neuronal networks formed by plasma masking with a bilayer membrane: analysis of neurodegenerative and neuroprotective processes, Lab on a Chip, 2011, 11(16), 2763 – 2771
H. Hardelauf, J. Sisnaiske, A.A. Taghipour‐Anvari, E. Drabiniok, U. Marggraf, P. Jacob., J.P. Frimat, J.G. Hengstler, A. Neyer, C. van Thriel and J. West
- Microarrays for the scalable production of metabolically‐relevant tumour spheroids: A tool for modulating chemosensitivity traits, Lab on a Chip, 2011, 11(3), 419–428
H. Hardelauf, J.P. Frimat, J.D. Stewart, W. Schormann, Y.‐Y. Chiang, P. Lampen, J. Franzke, J.G. Hengstler, C. Cadenas, L.A. Kunz‐Schughart and J. West
