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Funktionsprinzip des Patchservers zur Messung von schnellen Ionenkanälen

Funktionsprinzip des Patchservers zur Messung von schnellen Ionenkanälen

Patchserver

Entwicklung eines Geräts zur Effizienzsteigerung von Substanztestungen an schnell schaltenden Ionenkanälen

Projektname: Patchserver
Patchserver - Entwicklung eines Geräts zur Effizienzsteigerung von Substanztestungen an schnell schaltenden Ionenkanälen
Projektleiter: Dr. Timm Danker
Geldgeber: ZIV
Projektträger: AIF
FKZ: KF 2053906KJ2
Laufzeit von: 01.09.2012
Laufzeit bis: 31.07.2014

Der Patchserver ist ein System zur parallelisierten Durchführung von Patch-Clamp Messungen mittels Patchpipettenarrays und beinhaltet ein neuartigesVerfahren zur mikrometergenauen Elektrodenpositionierung. Ein herausragendes Merkmal des Systems ist die Möglichkeit der gezielten Selektion und optischen Kontrolle geeigneter Zellen. Ein integriertes mikrofluidisches System soll das Zugeben und Entfernen von Wirkstoffen nach dem "Laminar Flow" Prinzip mit Austauschzeiten im einstelligen Mikrosekundenbereich ermöglichen.

Beschreibung

Ionenkanäle sind integrale Proteine der Zellmembran und spielen bei vielen physiologischen Vorgängen und Krankheiten eine zentrale Rolle. Der Goldstandard zur elektrophysiologischen Analyse von Ionenkanälen ist die manuelle Patch-Clamp Technik, die zeitaufwendige und für größeren Studien teuer ist. Zwar stehen chipbasierte automatisierte Varianten der Patch-Clamp Technik für hohe Durchsätze zur Verfügung, diese können aber nicht alle Anwendungsfälle abdecken. Dies betrifft insbesondere Studien, in denen relevante Zellen gezielt ausgewählt werden müssen sowie Anwendungen, in denen Lösungswechselzeiten im einstelligen Mikrosekundenbereich benötigt werden. Die Lösung ist ein integriertes Mikrosystem, welches die Effizienz solcher manueller Patch Clamp Messungen drastisch zu steigern verspricht. Die Entwicklung eines solchen Systems soll im vorliegenden Projekt realisiert werden und kann später von Anwendern sowohl aus dem akademischen Bereich als auch der Pharmaindustrie genutzt werden.
Ziel des Projekts ist die Realisierung eines Mikrosystems, mit dem sich Patch-Clamp-Analysen mit mehreren Patchpipetten parallel und unter schnellster Wirksubstanzapplikation weitestgehend automatisch durchführen lassen. Der Vorteil gegenüber chipbasierten "Patchautomaten" liegt darin, daß die wesentlichen Stärken der manuellen Patch Clamp Technik dabei erhalten bleiben. So wird es weiterhin möglich bleiben, die zu messenden Zellen gezielt zu selektieren und experimentell zu manipulieren.
Dazu muß das zu entwickelnde System in der Lage sein, mit Hilfe von Mikrofluidik und automatisierter Mikropositionierung einzelne lebende Zellen mit bestimmten Eigenschaften gezielt aus einer Zellsuspension zu isolieren und räumlich zu fixieren, sie mikrometergenau gegen die Elektrodenspitzen eines Pipettenarrays zu positionieren und so die elektrophysiologische Analyse mehrkanalig parallel und automatisiert durchzuführen. Ein integriertes mikrofluidisches System soll das Zugeben und Entfernen von Wirkstoffen mit Austauschzeiten im einstelligen Mikrosekundenbereich ermöglichen. Spätere Anwendern sind elektrophysiologisch arbeitende Gruppen im akademischen Bereich sowie Anwender bzw. Kunden aus der Pharmaindustrie in den Bereichen der präklinischen Substanztestung und der Sicherheitspharmakologie.

Der Patchserver ist ein System zur parallelisierten Durchführung von Patch-Clamp Messungen mittels Patchpipettenarrays und beinhaltet ein neuartigesVerfahren zur mikrometergenauen Elektrodenpositionierung. Ein herausragendes Merkmal des Systems ist die Möglichkeit der gezielten Selektion und optischen Kontrolle geeigneter Zellen. Ein integriertes mikrofluidisches System soll das Zugeben und Entfernen von Wirkstoffen nach dem "Laminar Flow" Prinzip mit Austauschzeiten im einstelligen Mikrosekundenbereich ermöglichen.

Projektpartner

  • Multi Channel Systems MCS GmbH

Veröffentlichungen

Catch and Patch: A Pipette-Based Approach for Automating Patch Clamp That Enables Cell Selection and Fast Compound Application.
Danker Timm, Braun Franziska, Silbernagl Nikole, and Guenther Elke; ASSAY and Drug Development Technologies. March 2016, 14(2): 144-155.

Links

Informationen über den Patchserver

 

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