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Abstract

Die Mikrostrukturierung auf biokompatiblen Oberflächen ist eine wichtige und hilfreiche Methode, um die Funktion bei Anordnungen kleiner Präparate zu erforschen und verstehen zu lernen. In der vorliegenden Bachelorarbeit war es mit Hilfe dieses Werkzeugs möglich das Wachstum von Zellen zu beeinflussen und damit kontrollierbar zu machen. Dabei wird der Aufbau eines Biochips beschrieben, mit dem es nach erfolgreicher Zellanordnung in einem Linienmuster möglich ist, das Verhalten der sich darauf befindlichen Muskelzellen zu untersuchen. Beim Anlegen einer definierten elektrischen Spannung über Elektroden wird das Ruhemembranpotential der zu Tuben differenzierten Zellen verändert und es erfolgt eine Umwandlung dieses Signals in eine mechanische Reaktion. Die Zelle kontrahiert. Auf diese Weise ist es mit dem Biochip bzw. Elektrodenarray möglich, Myotuben zu analysieren, wenn sie mit einem Spannungssprung beaufschlagt werden oder mit chemischen Reizen in Berührung kommen. Es ist also realisierbar, die Funktion und eventuelle Funktionsstörungen von Zellen anhand ihrer Signalweiterleitung zu untersuchen. Bei der Konstruktion des Elektrodenarrays wurden die bestmöglichen Konturen ermittelt und es kamen unterschiedliche Verfahren der Photolitographie zum Einsatz. Unter Anwendung verschiedener chemischer Stoffe wurde die optimale Strukturierung ermittelt, womit der Zellenträger reproduzierbar hergestellt werden konnte.

Translation of abstract (English)

Micropatterning of biocompatible surfaces is an important and helpful tool to investigate the organization process of small biological specimens like human and animal cells. In this bachelor thesis the micropatterning was used to control the spread and migration of eucaryotic cells, murine C2C12 myoblasts. The thesis describes the setup of a biochip, consisting of micropatterned lines and macropatterned cell repellent polymer deposites in combination with gold electrodes. Using the setup it is possible to organize an ensemble of several C2C12 myocytes along the line micropattern. The subsequent application of an external electrical potential excites a cellular action potential in the myotubes, the differentiated forms of myoblasts. The individual myotube converts the membrane depolarisation into cell contraction and cell twitch occurs. This makes it possible to analyse the reaction of cultivated myotubes onto electrical or chemical stimulation. In brief, the setup makes it possible to examine the cell activity as a function of electrical cell response. The setup procedure involved the optimization of small electrode structures, the micro-moulding of line patterns, and projection micro-lithography to deposit cell repellent areas. After some optimization procedures the biochip could be produced under reproducible conditions.