MEAs für verbesserte elektrophysiologische Studien

Dr. Peter D. Jones
Gruppenleiter Biomedizinische Mikro- und Nanotechnik

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Mikroelektroden-Arrays (MEAs) sind in der Elektrophysiologie von entscheidender Bedeutung, da sie die Erfassung der elektrischen Aktivität einzelner Netzwerke sowohl im In-vitro- als auch im In-vivo-Umfeld ermöglichen.

Diese Arrays geben Aufschluss über das Verhalten und die Reaktionen von Zellkulturen, Organen und Organoiden, unabhängig davon, ob sie im Laufe der Zeit oder durch externe Stimulation beobachtet werden. Ausgewählte MEAs besitzen sogar die Fähigkeit, bestimmte Regionen mit elektrischen Reizen zu stimulieren und die anschließende Reaktion aufzuzeichnen. 

Unsere Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung neuer MEAs, die auf spezielle Messparadigmen zugeschnitten sind. Jedes Projekt beginnt mit einer definierten biologischen Fragestellung und mündet in einem optimierten MEA, das die damit verbundenen technischen Herausforderungen bewältigen kann. Diese Entwicklung erfordert häufig nicht nur neuartige MEA-Designs, sondern auch kreative Fertigungstechniken, um unsere Ziele zu erreichen. Nach ihrer Entwicklung werden diese MEAs einer strengen Charakterisierung unterzogen und dann entsprechend ihrer beabsichtigten Anwendung und den Benutzerspezifikationen vorbereitet. 

Unsere Untersuchungen in diesem Bereich ebnen den Weg für verbesserte elektrophysiologische Studien in Tier- und In-vitro-Modellen und erweitern zudem das Potenzial für den klinischen Einsatz.

Beispiele für solche MEAs sind: 

• Hochtransparente Mikroelektroden für eine Kombination von optischen und elektrischen Methoden  
• Flexible Mikroimplantate auf Polymerbasis für das zentrale und periphere Nervensystem  
• Herstellung von 3D-Mikroelektroden für Gewebemodelle  
• Mesh-Elektrodenarrays für 3D-Zellkulturen und Hirnorganoide

Ausrüstung für die Fertigung: 

• Spin coater (SÜSS Mikrotek) 
• Dip coater 
• Mask aligner (SÜSS Mikrotek) 
• PECVD (Oxford Instruments) 
• RIE (Oxford Instruments) 
• Sputtering PVD 
• Electroplating 

Charakterisierung: 

• Profilometer (Bruker) 
• Laser scanning microscope (Keyence) 
• Scanning electron microscope (Zeiss) 
• Potentiostat (Gamry, AMTEK, Biologic) 

Verpackung: 

• Diebonder (finetech) 
• Wirebonder

Neptun - Neuromodulation des Darms

PanaMEA- Pankreas-Implantat zur Blutzuckerüberwachung

TechPat nano- Translationale Plattform für die nanosensorbasierte medizinische Diagnostik

C4HEALTH- Transparente Kohlenstoff-basierte Elektroden

Das NMI organisiert die International Conference on Microelectrode Arrays for Life Sciences (MEA Meeting).