CMOS Sensorsystem zur Untersuchung elektrisch aktiver Zellen

Abstract:
An der Universität Rostock wird in einem interdisziplinären Ansatz zusammen mit Industriepartnern ein Sensorsystem entwickelt, welches zur Untersuchung von elektrisch aktiven Zellkulturen eingesetzt werden kann. Der CMOS-Sensorchip als Hauptbestandteil dieses Systems gestattet die nicht-invasive Messung der elektrischen Aktivitätsmuster und der Ansäuerungsleistung wobei aufgrund der Herstellungstechnologie eine Minimierung der Sensorchipgröße sowie die Integration zusätzlicher Elektronik erreicht werden konnte. Mithilfe der Messdaten des Sensors kann auf den Zustand der Zellkultur bzw. des Netzwerkes geschlossen werden. Die identifizierten Aktivitätsmuster des Netzwerkes können zur Bewertung von neuroaktiven Substanzen genutzt werden. Die Etablierung einer automatisierten Erfassung und Aufbereitung der Sensordaten ermöglicht eine effektivere Anwendung des Messsystems. Aufgrund des extrazellulären Messverfahrens und der damit verbundenen deutlich reduzierten Signalamplitude kommt der Signalverarbeitung eine besondere Bedeutung zu. Mittels diskreter Wavelet- Transformation können diese Messdaten zerlegt und mit Hilfe einer Manipulation der gewonnenen Koeffizienten auch gefiltert werden. Anschließend können die Aktionspotentiale als wesentliche Repräsentanten des Informationsaustausches im Zellnetzwerk deutlich einfacher detektiert und extrahiert werden. Zur Verbesserung des Informationsgehaltes der Messung können diese Aktionspotentiale in einem nächsten Schritt klassifiziert werden.