The development of cell patterning techniques and application to cell biology research

• Applicant: Dr. Jonathan West
• Subject Area: Analytical Chemistry
• Term: from 2010 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 155836122

Techniken des Mikropatterning sind in den Biowissenschaften zunehmend gefragt. Diesumfasst Zell-Arrays, für die Hochdurchsatztestung von Prüfsubstanzen als auchAnwendungen im Engineering von Geweben und in der zellbiologischenGrundlagenforschung. Die genaue Kontrollierbarkeit der Anordnung einzelner Zellen hat zuneuen zellbiologischen Einblicken geführt. Dennoch hängen die gegenwärtigen Methodenvon direktem Proteinprinting ab, eine Technik die mit einigen Nachteilen einhergeht, darunterdie nur mäßige Reproduzierbarkeit der Muster.Das Ziel dieses Projekts besteht in der Entwicklung verbesserter Zellpatterning- Techniken,die auf dem Prinzip hydrophoper-hydrophiler digitaler Muster beruhen. Diese Technik soll fürdas Einzelzellpatterning eingesetzt werden. In einem ersten Ansatz kommt ein „dielectricbarrier discharrge microarray“ System zum Einsatz, bei dem Muster für die Anordnung derZellen mit elektrochemischen Sensoren vorgegeben werden. In einer zweitenHerangehensweise wird Photolithographie eingesetzt, welche eine noch höhere Auflösungund den Vorteil eines freien Designs der Muster ermöglicht. In der nächsten Phase desProjekts werden die Qualität und Dynamik der Kolonialisierung der hergestellten Musteruntersucht. Da nicht alle Muster gleich gut kolonialisiert werden, soll der Einfluß derGeometrie der Muster auf Ausmaß und Qualität der Besiedelung mit Zellen(„Kolonialisierung“) untersucht werden. Die in diesem Projekt angestrebten Verbesserungendes Micropatternings werden die weitere Entwicklung von Zellarrays und dasForschungsgebiet des „tissue engineering“ erheblich beeinflussen. Im letzten Teil des Projektssollen die neuen Techniken des Patternings in biologischen Anwendungen wie inneurotoxikologischen Studien erprobt werden, oder, kombiniert mit Mikrofluidik, dieräumlich gezielte Abtötung und die darauf folgende Proliferation beurteilt werden. Diebeantragten Arbeiten werden dazu führen, dass zellbiologisch orientierten Forschern neue unddeutlich verbesserte Techniken des Zellpatternings zur Verfügung stehen.

• DFG Programme: Research Grants