Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4261
Das Design der planaren FETs war an dem FET-Design des Jülicher Typs orientiert, jedoch
im Hinblick auf die Leiterbahnkapazität optimiert . Zentrale Aufgabe war die Planarisierung
der Chips ohne das aufwändige chemisch-mechanische Polieren . Dies wurde mit einer zusätzlichen
Lithographie, einer LOCOS-Oxidation, sowie einem selektiven Ätzschritt erreicht . Das
verbleibende LOCOS-Oxid diente als Passivierung der Leiterbahnen . Mit dieser Methode wurden
Stufenhöhen von maximal 30 nm erreicht . Dadurch wurde die Topologie der Transistoroberfläche
deutlich reduziert und Zelladhäsion und Migration nur noch wenig beeinflusst . Für zukünftige
Experimente wurden selbstleitende FETs mit vergrabenem Kanal gebaut . Diese sind besonders
als Substrat zur Ankopplung von spannungssensitiven Membranen geeignet . Alle Transistoren
wurden im Hinblick auf ihre Threshold-Spannung, sowie ihren Wirkleitwert und ihr Rauschverhalten
untersucht und verglichen.
Die statische Adhäsion sowie die zeitabhängige Dynamik unter Einfluss verschiedener Pharmaka
wurde an HEK Zellen untersucht . Das Ablösen der Zellen durch die Serinpeptidase Trypsin,
sowie der Einfluss des Ionophor Amphotericin B auf die Zellmembran wurden dokumentiert.
Vorexperimente für die gleichzeitige impedimetrische und potentiometrische Messung apoptotischer
Zellen wurden durchgeführt . Weiterhin wurde die Adhäsion von Membranvesikeln und
Erythrocyten-Ghosts erfolgreich gemessen . Bei allen Experimenten konnte der variable Verlauf
der Transfer-Funktionen mit einem Modell nachvollzogen werden . Dieses beruht auf einem Ersatzschaltkreis,
der sich an dem gängigen Punkt-Kontakt Modell für den Zell-Transistor-Kontakt
orientiert . Sowohl die Eigenschaften des Transistors selbst als auch die Morphologie der Zelle
bestimmen vier Zeitkonstanten des Systems . Diese wurden qualitativ untersucht.
Die Migration von Fibroblasten wurde zeitabhängig gemessen . Dabei zeigten sich unterschiedliche
Charakteristika für Zellvorderseite, Zellmitte und Zellhinterseite . Die Adhäsion wurde
auf der Ebene einzelner Filopodien sowie Lamellipodien dokumetiert . Unterschiedliche Zeitkonstanten
wurden für das Annähern der Zelle an das Gate, das Stabilisieren des Zellkörpers, sowie
das Ablösen der Zellhinterseite abgeschätzt.
Bei allen Experimenten stimmte die optische Kontrolle gut mit der elektrischen Messung
überein. Insgesamt erwies sich die Methode der Transfer-Funktions Messungen als außerordentlich
geeignet um Zelladhäsion und ihre Dynamik zu charakterisieren.
Schäfer, Susanne
Electrical Characterization of the Cell-sensor Adhesion with Transistor Transfer Function Measurements
172 S., 2008
Ziel dieser Arbeit war die elektrische Charakterisierung der Adhäsion zellulärer Systeme auf nichtmetallisierten,
p-dotierten Feldeffekt-Transistoren (open-gate p-FETs) . Dazu wurden frequenzund
zeitabhängige Transfer-Funktions Messungen mit verschiedenen Zelltypen sowie mit verschiedenen
biomimetischen Systemen durchgeführt . Alle Messungen waren auf der Ebene einzelner
Zellen möglich . Feld-Effekt Transistoren des Jülicher Typs wurden für die Charakterisierung
der Adhäsion von HEK293 Zellen eingesetzt . Für biomimetische Systeme wie künstliche Membranvesikel
oder Erythrocyten-Ghosts wurden planare Feldeffekt-Transistoren entwickelt und
prozessiert . Diese waren ebenfalls geeignet, um elektrische Messungen der Zellmigration von
Fibroblasten durchzuführen.
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