3.7 - Kombinierter optisch-impedimetrischer Ganzzellbiosensor

Event
13. Dresdner Sensor-Symposium 2017
2017-12-04 - 2017-12-06
Hotel Elbflorenz, Dresden
Chapter
3. Umweltsensorik
Author(s)
M. Günther, G. Gerlach - Technische Universität Dresden/D, C. Schirmer, J. Posseckardt, W. Fichtner, M. Mertig - Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik e.V. Meinsberg, Waldheim/D, F. Altenkirch, K. Ostermann, A. Schuller, G. Rödel - Technische Universität Dresden/D, A. Winzer - medis. Medizinische Messtechnik GmbH, Ilmenau/D, I. Tobehn-Steinhäuser - CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt/D, M. Schröder, M. Gläser, W. Scharff - IFU GmbH Privates Institut für Umweltanalysen, Lichtenau/D, P. Zimmermann - TEB Ingenieurbüro, Berlin/D
Pages
120 - 125
DOI
10.5162/13dss2017/3.7
ISBN
978-3-9816876-5-1
Price
free

Abstract

Im Wachstumskern „Biologische Sensor-Aktor-Systeme auf der Basis von funktionalisierten Mikroorganismen (BioSAM)“ werden Ganzzellsensoren für die Umwelt- und Medizintechnik entwickelt, welche die Reaktion lebender Zellen auf umwelt- oder prozessrelevante Stoffe zur Bewertung der biologischen Wirkung von Analyten nutzen. Im Teilvorhaben HIGS („Hochintegrierte Ganzzellsensoren für die Umwelt- und Medizintechnik“) werden dabei gentechnisch modifizierte Hefezellen eingesetzt, die bei Anwesenheit des Analyten Diclofenac, welches als anthropogener Spurenstoff in Wässern vorkommt, ein Fluoreszenzprotein produzieren. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Aspekte des entwickelten Ganzzellsensors dargestellt. Im ersten Teil wird der mikrofluidische Aufbau zur sicheren Einhausung der Hefezellen vorgestellt, der einen optischen Zugang zur Detektion des Fluoreszenzsignales gewährleistet und gleichzeitig die Versorgung der Hefezellen mit Nährmedium und Analyt sicherstellt. Mit diesem Aufbau können Diclofenac-Konzentrationen zwischen 10 und 100 μM in Nährmedium unterschieden werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird vorgestellt, wie die optische Detektion des Fluoreszenzsignals mit Impedanzmessungen kombiniert wurde. Ein Sensormodell auf der Basis elektrischer Netzwerke wurde entwickelt, welches das dynamische Verhalten der immobilisierten Zellen und die Transportprozesse an den Elektroden beschreibt.

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