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Fachgebiet Nanobiosystemtechnik


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Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Schober

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Veröffentlichungen

Publikationen (2011 - 2016)

Anzahl der Treffer: 52
Erstellt: Tue, 17 Oct 2017 23:04:19 +0200 in 0.0161 sec


Bingel, Corinna; Koeneke, Emily; Ridinger, Johannes; Bittmann, Annika; Sill, Martin; Peterziel, Heike; Wrobel, Jagoda K.; Rettig, Inga; Milde, Till; Fernekorn, Uta; Weise, Frank; Schober, Andreas; Witt, Olaf; Oehme, Ina
Three-dimensional tumor cell growth stimulates autophagic flux and recapitulates chemotherapy resistance. - In: Cell death & disease. - London [u.a.] : Nature Publishing Group, ISSN 20414889, Bd. 8Bd. 8 (2017), (24. Aug.), e3013, insges. 16 S.
https://doi.org/10.1038/cddis.2017.398
Jahnke, Heinz-Georg; Krinke, Dana; Seidel, Diana; Lilienthal, Katharina; Schmidt, Sabine; Azendorf, Ronny; Fischer, Michael; Mack, Till; Striggow, Frank; Althaus, Holger; Schober, Andreas; Robitzki, Andrea A.
A novel 384-multiwell microelectrode array for the impedimetric monitoring of Tau protein induced neurodegenerative processes. - In: Biosensors and bioelectronics : the principal international journal devoted to research, design development and application of biosensors and bioelectronics. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 18734235, Bd. 88 (2015), S. 78-84
http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2016.07.074
Bingel, Corinna; Koeneke, Emily; Bittmann, Annika; Sill, Martin; Rettig, Inga; Ridinger, Johannes; Fernekorn, Uta; Weise, Frank; Schober, Andreas; Witt, Olaf; Oehme, Ina
Three-dimensional tumor cell growth models in vivo drug resistance mechanisms. - In: Klinische Pädiatrie : clinical research and practice in pediatrics. - Stuttgart : Thieme - Stuttgart : Thieme, ISSN 14393824, Bd. 228Bd. 228 (2016), 6/7, A2
http://dx.doi.org/10.1055/s-0036-1593549
Baca, Martin; Singh, Sukhdeep; Gebinoga, Michael; Weise, Frank; Schlingloff, Gregor; Schober, Andreas
Microbial Electrochemical Systems with Future Perspectives using Advanced Nanomaterials and Microfluidics. - In: Advanced energy materials. - Weinheim : Wiley-VCH, ISSN 16146840, Bd. 6Bd. 6 (2016), 23, 1600690, insges. 10 S.
http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201600690
Wang, Chengliang; Jiang, Cheng; Xu, Yang; Liang, Liying; Zhou, Min; Jiang, Jianjun; Singh, Sukhdeep; Zhao, Huaping; Schober, Andreas; Lei, Yong
A selectively permeable membrane for enhancing cyclability of organic sodium-ion batteries. - In: Advanced materials. - Weinheim : Wiley-VCH, ISSN 15214095, Bd. 28 (2016), 41, S. 9182-9187
http://dx.doi.org/10.1002/adma.201603240
Donahue, Mary Jocelyn
Nitric oxide an pH measurement with AlGaN/GaN based ISFETs. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (VI, 127 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Diese Arbeit befasst sich mit der Optimierung von Aluminium-Gallium-Nitrid/Gallium-Nitrid (AlGaN/GaN) -Ionen-sensitiven-Feldeffekttransistoren (ISFETs), einschließlich der zur Prozessierung notwendigen Materialparameter, so wie die Implementierung dieser optimierten Sensoren zur Detektion von Stichstoffmonoxid (NO), im Speziellen für biologische Anwendungen. Durch den angestrebten Einsatz der Transistoren in Flüssigkeiten werden an die chemische und mechanische Stabilität der Passivierung hohe Anforderungen gestellt. Im Vergleich mit den bekannten 'harten' Passivierungsmaterialien wie Si3N4 oder SiO2 konnte gezeigt werden, dass Polyimid die besten Isolationseigenschaften aufweist. Um Polyimid als Passivierung einzusetzen, musste aber ein neuartiger ECR (Electron Cyclotron Resonance) Plasmaprozess entwickelt werden, der einerseits die AlGaN/GaN-Elemente strukturiert und gleichzeitig den aktiven Sensorbereich schützt. Dabei handelt es sich um das sogenannte zweidimensionale Elektronengas (2DEG), das sich spontan zwischen der AlGaN- und GaN-Schicht ausbildet. Der ECR Plasmaschritt ermöglicht das notwendige anisotrope Ätzen zur Isolierung der ISFETs gegeneinander ohne eine messbare Degeneration des 2DEG. Dieser Prozess hinterlässt eine kontaminationsfreie Oberfläche und somit sofort messbare ISFETs, was vorher benötigte Reinigungsschritte überflüssig macht. Um die Detektion von NO zu erlauben, wurde eine Reihe neuer technologischer Prozesse entwickelt, wie etwa die entsprechende Gate-Funktionalisierung der AlGaN/GaN-ISFETs. Wolframtrioxid und Graphen stellten sich bei der vollständigen Analyse des Sensorverhaltens als die Besten der untersuchten Funktionalisierungen heraus. Beim Nachweis der NO-Sensitivität gegenüber bekannten störenden Substanzen, konnte über die Verringerung der pH-Sensitivität des funktionalisierten Transistors, eine gleichzeitige Messung des pH-Wertes und NO durchgeführt werden. Mit Hilfe von L929-Zellen (Maus-Fibroblasten) wurden darüber hinaus die ersten Tests zur Biokompatibilität des Systems durchgeführt. Um die Genauigkeit für in vitro Zellkulturen oder Gewebe-basierte Experimente zu erhöhen, wurde ein miniaturisiertes AlGaN/GaN-ISFET-Array entwickelt, mit einer Miniaturisierung und einem Pitch von 10 mm x 10 mm bzw. 100 mm x 100 mm. Mit einzelnen Sensoren wie auch den miniaturisierten Arrays kann eine Sensitivität von bis zu 57.0 mV/pH (nahe am theoretischen Nernst'schen Verhalten mit 58.2 mV/pH bei 20 ˚C) erreicht werden. Die Kombination von miniaturisierten Arrays und der Verringerung der pH-Sensitivität könnte in zukünftigen Arbeiten eine simultane NO- sowie pH-Messung auf einem Chip über einen lokalen Gradienten physiologischer Anwendungen ermöglichen.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00029574
Fernekorn, Uta; Hampl, Jörg; Weise, Frank; Singh, Sukhdeep; Borowiec, Justyna; Schober, Andreas
Development of microstructuring technologies of polycarbonate for establishing advanced cell cultivation systems. - In: Handbook of polymers for pharmaceutical technologies - Hoboken, New Jersey ; Salem, Massachusetts : John Wiley & Sons, Inc$nScrivener Publishing LLC$h[2015], ISBN 978-1-119-04147-4, Bd. 2.2015, S. 67-93

Bartsch, Heike; Himmerlich, Marcel; Fischer, Michael; Demkó, László; Hyttinen, Jari; Schober, Andreas
LTCC-based multi-electrode arrays for 3D in vitro cell cultures. - In: Journal of ceramic science and technology. - Baden-Baden : Göller, Bd. 6 (2015), 4, S. 315-324
http://dx.doi.org/10.4416/JCST2015-00056
Singh, Sukhdeep; Friedel, Karin; Himmerlich, Marcel; Lei, Yong; Schlingloff, Gregor; Schober, Andreas
Spatiotemporal photopatterning on polycarbonate surface through visible light responsive polymer bound DASA compounds. - In: ACS Macro Letters. - Washington, DC : ACS, ISSN 21611653, Bd. 4 (2015), 11, S. 1273-1277
http://dx.doi.org/10.1021/acsmacrolett.5b00653
Bartsch, Heike; Stöpel, Dirk; Himmerlich, Marcel; Baca, Martin; Stadie, Philipp; Hyttinen, Jari; Müller, Jens; Schober, Andreas
LTCC based multi-electrode arrays for in-vitro cell culture. - In: 11th IMAPS/ACerS International Conference and Exhibition on Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies (CICMT 2015) / IMAPS/AcerS International Conference and Exhibition on Ceramic Interconnect and Ceramic Microsystems Technologies ; 11 (Dresden) : 2015.04.20-23. - Red Hook, NY : Curran, ISBN 978-1-5108-0456-2, (2015), S. 58-63


Ausgewählte Publikationen

A. Schober, R. Günther, A. Schwienhorst, M. Döring, B. Lindemann “Accurate High Speed Liquid Handling of Very Small Biological Samples“. Biotechniques (1993) Vol. 15, No.2

A. Schober, M. Thuerk and M. Eigen “Optimization by Hierarchical Mutant Production” Biol. Cyber­netics (1993) 60:493-501.

A. Schober, A. Schwienhorst, J.M. Köhler, M. Fuchs, R. Günther, M. Thürk „Microsystems for inde­pendent parallel chemical and biological processing” Microsystem Technologies, Berlin (1994), 381 - 390.

A. Schober, N.G. Walter, U. Tangen, G. Strunk, T. Ederhof, J. Dapprich, M. Eigen "Multichannel PCR and Serial Transfer Machine as a Future Tool in Evolutionary Biotechnology”, Biotechniques Vol. 18, No. 4 (1995).

A. Schober, G. Schlingloff, G. Mayer, A. Groß, J. Albert, Th. Henkel, H. Wurziger, “Miniaturization of chemical synthesis and biological testing in nanotiterplates: the concept of NanoSyn-TestTM", Microsystem Technologies (2004), Band 10 Vol. 4.

E. Gottwald and A. Schober, “Pharmaceutical Applications of Microfluidics” invited review des Journals of European Pharmaceutical Research, European Pharmaceutical Review, Issue 4 2004

J. Burgold, F. Weise, M. Fischer, G. Schlingloff, Th. Henkel, J. Albert, G. Mayer, A. Schober, “Evolution and experiences with different drop-on-demand systems” Macromol. Rapid Com-mun. 2005, 26, 265–280

A. Groß, J. Osterod, G. Mayer, D. Riester, J. Albert, H. Wurziger, A. Schober, “Spatially encoded single bead Biginelli synthesis in a microstructured silicon array.”, Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 3102 –3106.

H. Bartsch de Torres, C. Rensch, M. Fischer,  A. Schober, M. Hoffmann, J. Müller “Thick film flow sensor for biological microsystems Volume 160, Issues 1–2, May 2010, Pages 109–115

A. Schober, C. Augspurger, G. Schlingloff, M. Gebinoga, M. Worgull, M. Schneider, C. Hildmann, U. Fernekorn, F. Weise, J. Hampl, L. Silveira, I. Cimalla, B. Lübbers, “Microfluidics and Biosensors as Tools for NanoBioSystems research with applications in the Life Science”, Materials Science and Engineering: B 169 (2010),  174-181

A. Schober, U. Fernekorn, B. Lübbers, J. Hampl, F.Weise, G. Schlingloff, M. Gebinoga, M.Worgull, Mark Schneider, Caroline Augspurger, Christian Hildmann, Mario Kittler, Mary Donahue, “Applied nano- bio systems with microfluidics and biosensors for three-dimensional cell culture”, Mat.-wiss. u.Werkstofftech. 2011, 42, No. 2

U. Fernekorn, J. Hampl, F. Weise, C. Augspurger, C. Hildmann, M. Klett, A. Läffert, M. Gebinoga, K.F. Weibezahn, G. Schlingloff, M. Worgull, M. Schneider, A. Schober, Microbioreactor design for 3-D cell cultivation to create a pharmacological screening system; Eng. Life Sci. 2011, 11, No. 2, 133-139

A. Schober, U. Fernekorn, S. Singh, G. Schlingloff, M. Gebinoga, J. Hampl, A. Williamson, “Mimicking the biological world: Methods for the 3D structuring of artificial cellular environments”, (invited review) submitted to Eng. Life Sci.  September 2012

M. Gebinoga, J. Katzmann, U. Fernekorn, J. Hampl, F.Weise, M. Klett, A. Läffert, T. Klar, A. Schober, “Multiphoton structuring of native polymers: A case study for structuring natural proteins”, submitted to Eng. Life Sci., Manuscript ID: elsc.201200152, accepted September 2012

Promotionen

Mary Donahue

Nitric oxide an pH measurement with AlGaN/GaN based ISFETs. Ilmenau: Univ.-Verl. Ilmenau, VI, 127 S.; Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2016

URN: urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000368

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Katharina Lilienthal

Nanostrukturierte SiO2-Gläser für die Mikrotechnik und Biosensorik. Ilmenau: ISLE, XV, 269 S.; Zugl. Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014

ISBN: 978-3-938843-81-9

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Benedikt Lübbers

AlGaN-based pH-sensors: impedance characterisation, optimisation and application for foetal blood sampling. Ilmenau: Univ.-Verl. Ilmenau, XXVIII, 352 S.; Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012

ISBN: 978-3-86360-055-6

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Irina Nicoleta Cimalla

AlGaN/GaN sensors for direct monitoring of fluids and bioreactions. Ilmenau: Univ.-Verl. Ilmenau, 216 S.; Zugl. Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010

ISBN: 978-3-86360-003-7

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Bachelor- und Masterarbeiten

Anzahl der Treffer: 13
Erstellt: Tue, 17 Oct 2017 23:05:09 +0200 in 0.0210 sec


Zeußel, Lisa
Aktivierung von Polysacchariden und Herstellung von Polysaccharid-Protein-Konjugaten. - 86 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Im Rahmen der Arbeit wurden die Polysaccharide Dextran und Cellulose mit verschiedenen funktionellen Gruppen modifiziert, um Vorstufen eines Antikörper-Polymer-Enzym-Konjugats zu synthetisieren. Es wurden Divinylsulfon-, Azid- und Trichlortriazingruppen eingeführt und die Löslichkeit der entstandenen Konjugate in Wasser dokumentiert. Die funktionellen Polysaccharide wurden dann mit Proteinen und Enzymen gekoppelt, um die Nützlichkeit der Funktionalitäten hinsichtlich eines Antikörper-Polymer-Enzym-Konjugats zu testen. Es konnte ein wasserlösliches Protein-Polymer-Enzym-Konjugat synthetisiert werden, indem zwei mit Hilfe der Click-Chemie verknüpfte Proteine mit Vinylsulfon-Dextran gekoppelt wurden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872685888zeuss.txt
Saupe, Mario
Entwicklung eines tropfenbasierten mikrofluidischen Systems für einen zellbasierten Assay. - 109 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Ziel dieser Arbeit war es, eine Alternative zum Mikrotiterplatten-basierten AlamarBlue®-Assay auf der Basis einer tropfenbasierten mikrofluidischen Plattform zu entwickeln. Um alle notwendigen Verfahrensschritte des etablierten Assays auf die mikrofluidische Plattform übertragen zu können, wurde eine Reihe funktioneller mikrofluidischer Module entwickelt und umfassend getestet. Eine Mikrocontroller-basierte Steuereinheit zum aktiven Dosieren der AlamarBlue®-Reagenz wurde im Rahmen der Masterarbeit etabliert. Der Einfluss von Phenolrot und Perfluodecalin auf die Fluoreszenzintensitäten bei unterschiedlichen Zellkonzentrationen wurde ebenso untersucht wie die potentielle toxische Wirkung von Tetradekan auf die Viabilität der verwendeten Zelllinie. Umfangreiche Untersuchungen zum Vergleich des etablierten Mikrotiterplatten-basierten AlamarBlue®-Assay zu dem im Rahmen der Masterarbeit entwickelten tropfenbasierten Assay bewiesen die Funktionalität der neuen mikrofluidischen Module und Protokolle auch als Basis für weitergehende Anwendungen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872453642saupe.txt
Schur, Johannes
Prozessentwicklung zur Fertigung von Zellkultursubstraten auf Basis von Hydroxylapatit. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

In dieser Arbeit werden die Versuche und Herangehensweisen zur Herstellung von Zellkultursubstraten auf Basis von Hydroxylapatit beschrieben. Der Aufbau gliedert sich wie folgt: Einleitung, Methoden sowie Ergebnisse und Auswertung. Das Apatit, welches hier zum Einsatz kommt, ist neben Kollagen des Typs I Hauptbestandteil des Knochens. Daher werden zu Beginn die Knochen in Aufbau, Struktur und Funktionsweise beschrieben. Damit soll ein Verständnis für die Versuche und die Begründung für die Wahl der hier im Einzelnen behandelten Materialien vermittelt werden. Dazu sind die jeweiligen Materialien in einem Überblick bezüglich ihrer Eigenschaften, sowie Einsatz und Wichtigkeit in der Biomaterial-Forschung dargestellt. In den weiteren Kapiteln werden Synthesemethoden für das Hydroxylapatit beschrieben. Dabei haben sich drei Varianten herauskristallisiert. Zudem wird neben diesem Mineral ein Material benötigt, um dem Zellkultursubstrat eine gewisse Elastizität zu geben. Dafür ist im Knochen das Kollagen zuständig. Weiterhin existieren dessen denaturierte Formen: Kollagen-Hydrolysat und Gelatine. Diese drei Varianten sind zur Folienherstellung betrachtet worden. Nach den Erläuterungen bezüglich der Methoden werden die Ergebnisse dargestellt und ausgewertet. Bei der Folienherstellung hat sich erwiesen, dass Kollagen-Hydrolysat untauglich ist. Diese Folien sind nicht für Heißpräge- und Thermoformprozesse geeignet, da sie spröde sind. Zudem lösen sie sich innerhalb kürzester Zeit in Wasser auf. Die Gelatinefolien sind flexibel. Durch Heißprägen werden diese allerdings spröde und es kommt nicht zur Strukturübertragung. Durch Gießen kann eine Strukturierung erreicht werden, aber die Strukturen sind in einer wässrigen Umgebung nicht stabil. Poröse Gelatine hingegen ließ sich heißprägen, löste sich aber vollständig im Wasser auf. In Hydroxylapatitlösung getränkte, faserige Kollagenfolien konnten durch Thermoformen strukturiert werden. Bei geringeren Temperaturen (ca. 70 ˚C) werden Strukturen teilweise übertragen. Erhöht man die Temperatur weiter, so erfolgt eine großflächige Strukturierung, allerdings kommt es dabei zur Denaturierung des Kollagens. Die Strukturen lösen sich innerhalb einiger Stunden in Wasser auf. Allgemein wird der Einsatz von faserigen Kollagen in Verbindung mit Hydroxylapatit als mögliches Zellkultursubstrat beschrieben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/869859307schur.txt
Rüdiger, Daniel
Mikromechanische und histologische Analyse von Tumor-Gewebeschnitten auf zellulärer und suprazellulärer Ebene. - 110 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Für die Tumorentstehung und Progression ist neben der genetischen Veränderung die Wechselwirkung mit der Mikroumgebung entscheidend. Aus diesem Grund ergeben sich für die Etablierung eines organotypischen 3D-Tumormodells zwei wesentliche Anforderungen. Für eine biomechanische Optimierung muss die Mechanik des nativen Tumors und des gesunden Gewebes bekannt sein (materialseitiger Anspruch). Außerdem müssen die zellulären Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen entarteten und nicht entarteten Zellen aufgeklärt werden (biologischer Anspruch). In der Arbeit wurden mechanische und histologische Untersuchungen auf zelluläre und suprazelluläre Ebene durchgeführt. Für die mechanische Untersuchung an entarteten und nicht entarteten Einzelzellen des Brustepithels wurde die kolloidale Kraftspektroskopie mit dem AFM angewandt und die Histologie durch Färbung des Aktinskeletts beurteilt. Für die Untersuchung von Brusttumorgewebe und gesundem Brustgewebe der Maus, wurde die Kraftspektroskopie mit einem mikromechanischen Testsystem und für die Histologie eine HE-Färbung und Kollagen-Färbung durchgeführt. Die Tumorzelllinie MDA-MB-231 (0,8 - 15,4 kPa) war signifikant weicher als die gesunde Zelllinie MCF-12A (2,6 - 19,3 kPa). Zurückzuführen ist dies auf eine geringere Aktinpolymerisation in Folge der EMT. Das Brusttumorgewebe war mit einem E-Modul-Bereich von 12,4 - 271 kPa signifikant steifer als das gesunde Gewebe (0,8 - 10,3 kPa). Außerdem besaß das Tumorgewebe eine größere mechanische Inhomogenität. Die Gewebeversteifung entsteht durch eine gestiegene Kollagenablagerung in der ECM (Desmoplasie). Die erhöhte Kollagenablagerung sorgt für die Bildung von Integrin-Clustern. Durch das Mechanosensing der Zellen wird über das Zytoskelett, durch die Cluster, die Genexpression verändert und bewirkt eine weitere Versteifung der ECM durch Produktion von ECM-Komponenten durch Tumorzellen und Stromazellen. Damit existiert eine direkte Verbindung der genetischen Faktoren und Umgebungs-Faktoren für eine Tumorentwicklung. Mit der LCM-Plattform kann ein Scaffold-basiertes 3D Modell im Bereich der Tumorsteifigkeit erstellt werden. Für die Untersuchung der mechanischen Auswirkung der Mikroumgebung auf Tumorzellen ist eine Monokultur möglich. Jedoch sollte für Untersuchung neuer Therapeutika die Wechselwirkung zwischen Tumorzellen und Stromazellen berücksichtig werden. Dazu eignet sich eine Cokultur, für eine bessere in vivo Annäherung.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/86243727Xruedi.txt
Brunnquell, Simon
Elektrische Charakterisierung von L929 Fibroblasten mittels Mikroelektroden. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (VII, 59 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Ziel dieser Arbeit war es, Signale von Zellen mittels Mikroelektroden aufzunehmen und mit einer Whole-Cell-Clamp Anordnung als etablierte Referenzmethode eine simultane Messung vorzunehmen. Bei der Auswertung der Signale der Zelle sollten dann überdies die elektrischen Eigenschaften der Mikroelektroden mit berücksichtigt werden. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildete aber vor allem der Prozess der Herstellung der Mikroelektroden aus Kohlefasern und Bonddrähten aus Gold. Im Rahmen dieser Arbeit ist es aber nicht gelungen, eine simultane Messung durchzuführen. Genauso wenig ist es gelungen, Unterschiede der Signale der Mikroelektroden alleine im Vergleich zu Signalen der Mikroelektroden in Kontakt mit den Zellen auszumachen. Jedoch konnten schließlich die elektrischen Eigenschaften einer Mikroelektrode im Zuge einer Verdünnungsreihe mittels Impedanzspektroskopie präzise untersucht werden.


http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200046
Schkölziger, Sarah
Untersuchungen zum Einfluss physikochemischer Parameter von Biomaterialien auf die Adhäsion von Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Mikroorganismen treten in der Natur fast immer in Form von Biofilmen auf verschiedensten Oberflächen auf. Aber auch auf medizinischen Geräten und auf Implantaten können sich Biofilme bilden, was im menschlichen Körper zu Infektionen und Entzündungen, oder zum Funktionsverlust von Implantaten führen kann. Aus diesem Grund gewinnt die Entwicklung von Antifouling-Strategien zunehmend an Bedeutung. Da die Bildung eines Biofilmes durch die Adhäsion von Bakterien an die Oberfläche initiiert wird, beruhen die Strategien immer häufiger auf der Unterbindung der Adhäsion. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von physikochemischen Oberflächeneigenschaften von Biomaterialien auf die bakterielle Adhäsion untersucht. Dazu wurden dynamische Adhäsionskinetiken, durch welche sich realitätsnahe Bedingungen schaffen ließen, mit vier verschiedenen Konzentrationen einer Mischkultur aus Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis durchgeführt. Als Modelloberflächen dienten mit TEGO®Phobe beschichtete Objektträger, welche im Sauerstoffplasma funktionalisiert wurden, um eine abgestufte Benetzbarkeit und Ladung der Oberfläche einzustellen. Durch die Ermittlung von zeit-und konzentrationsunabhängigen Parametern sollte schließlich eine materialspezifische Bewertung der Modelloberflächen ermöglicht werden. Die Untersuchungen ergaben, dass die bakterielle Adhäsion abhängig von der Zeit, von der Bakterienkonzentration und von den physikochemischen Eigenschaften der Biomaterialoberfläche ist. So wurde durch Extrapolation der Oberflächenbesiedlung bei sehr niedrigen und bei unendlich hohen Bakterienkonzentrationen festgestellt, dass der physikochemische Einfluss der Materialoberfläche mit steigender Bakterienkonzentration abnimmt. Bei sehr geringen bis moderaten Konzentrationen ist nachweislich die Affinität der Mischkultur zu sehr hydrophilen Oberflächen deutlich geringer als zu hydrophoberen Oberflächen. Dieser Effekt beruht vermutlich auf unterschiedlichen Wasserstrukturen, welche sich abhängig von der Benetzbarkeit der Oberfläche ausbilden. Für die Entwicklung neuer Antifouling-Konzepte ist es demnach empfehlenswert, den Einfluss der Hydrophilie von Biomaterialien zu berücksichtigen. Jedoch muss beachtet werden, dass die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse nur für die eingesetzten Infektionserreger und die gewählten Systembedingungen gültig sind.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/852150504schko.txt
Wang, Zizun
Integration of microfluidics in 3D cell culture : applications in tissue engineering and oncology. - 106 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die miniaturisierten Geräte erhalten in der Biotechnologie immer mehr Aufmerksamkeit. Sie werden einerseits immer verbreiteter und zudem stetig kleiner. In dieser Arbeit werden zwei Lab-on-a-Chip-Systeme für zwei verschiedene 3D-Zellkulturen mit integrierter Mikrofluidik entwickelt. Beide Lab-on-a-Chip-Systeme werden mithilfe von Mikrofabrikation entwickelt, um benutzerdefinierte Geometrien zu realisieren und die physiologisch ähnlichen Strukturen zu replizieren. Der erste Mikrofluidik-Chip wurde mit Polycarbonat durch Computerized Numerical Control (CNC) Fräsen hergestellt. Somit kann ein Mikrokanal gefertigt werden, der eine endotheliale 3D-Zellkultur ermöglicht. Dieser kann vollständig mit einem biokompatiblen Hydrogel (Kollagen Typ I oder Fibrin) gefüllt werden und ist perfundierbar. In dieser Arbeit ließen sich die Zellen bis zu 63 h im Mikrokanal kultivieren. Der zweite Mikrofluidik-Chip wurde durch kombinierte Verwendung von 3D-Druck und CNC sowie Polymer-Technologie aufgebaut. Er enthält einen Konzentrationsgenerator und kann zum Laden der Zellsphäroide verwendet werden. Diese Masterarbeit befasst sich mit häufig auftretenden Problemen der Mikrofluidik in Lab-on-a-Chip-Systeme. Um ein stabiles System zu erhalten, müssen die Probleme in Bezug auf Luftblasen und das periphere Perfusionssystem betrachtet und gelöst werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/842375015wang.txt
Ehrhardt, Julia
Etablierung eines Untersuchungsmodells zur Freisetzung eines Ca(2+)-Kanalblockers aus organomimetisch kultivierten HepG2-Zellen. - 94 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Innovative Forschungsansätze verfolgen das Ziel, dreidimensionale zelluläre Aggregate unterschiedlicher Ursprungsorgane in sogenannten "Body-on-a-Chip"- Systemen zu assemblieren. Daher soll in vorliegender Arbeit ein Untersuchungsmodell zur Freisetzung eines Ca(2+)-Kanalblockers aus einer Wirkstoffvorstufe durch Hepatokarzinom-Zellen, die in Polycarbonatscaffolds organomimetisch kultiviert wurden, etabliert werden. Dazu wurde die Umsetzung der diacetylierten Vorstufe des Ca(2+)-Kanalblockers Dihydropyrimidin (DHPM) in scaffoldkultivierten HepG2-Kulturen zeitlich und quantitativ mit Hilfe von HPLC/MS Analytik untersucht. Entscheidend für die Stabilität der Wirkstoffvorstufe ist die Wahl eines geeigneten Lösungsmittels, in dem die diacetylierte Vorstufe des DHPMs über einen Zeitraum von 6 h beständig ist. Basierend auf Stabilitätsuntersuchungen in verschiedenen Medien wurde DMSO/PBS als geeignetes Lösungsmittel für weiterführende Untersuchungen eingeschätzt. Eine Metabolisierung des in DMSO/PBS gelösten diacetylierten DHPMs zu den Produkten mono- und deacetyliertem DHPM durch HepG2-Zellen konnte quantitativ nachgewiesen werden. Die toxische Wirkung der Substanzen auf die Hepatokarzinom-Zellen wurde mittels etablierter zellbiologischer Methoden überprüft. Dabei wurde festgestellt, dass höhere Konzentrationen als 10 [my]g/ml des diacetyliertem DHPMs die Vitalität der Zellen negativ beeinflussen. Im weiteren Teil der Arbeit wurde die inhibierende Wirkung von DHPM und dessen di- und monoacetylierte Vorstufen auf die in Kardiomyozyten lokalisierten Kalziumkanäle analysiert. Im Bezug dazu wurden kontrahierende Kardiomyozyten aus murinen P19-Zellen differenziert und die Kanalblockeraktivität mikroskopisch und mittels Multielektrodenarray (MEA) untersucht. Eine inhibierende Wirkung der Ca(2+)-Kanäle durch Applikation von DHPM wurde dabei detektiert. Die Zugabe von di- und monoacetyliertem DHPM zeigte keinerlei Beeinflussung der Kanalblockeraktivität. Abschließend wurde ein chipbasiertes, gekoppeltes Untersuchungssystem beider Zellkulturen auf Basis festgelegter Randbedingungen konzipiert. Dadurch ist es in Zukunft möglich, die dreidimensionalen zellulären Aggregate beider Ursprungsorgane in einem sogenannten "Body-on-a-Chip"-System zu kultivieren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/815203497ehrha.txt
Damm, Stephanie
Technologieentwicklung für komplexe Cell-Sheet-Layer-Systeme. - 87 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung von mehrlagigen folienbasierten Strukturen basierend auf Cell-Sheet-Layer-Systemen, die anhand eines abstrahierten Leber-Sinusoids demonstriert werden. Es werden verschiedene Technologien zur Herstellung mehrlagiger Cell-Sheet-Layer vorgestellt. Die Form- und Beschichtungsstrategien dieser Substrate kann Einfluss auf das Wachstum der Zellen nehmen. Als Ausgangsbasis der Trägersubstanz dient Polycarbonat-Folie mit einer Dicke von 50 [my]m, die durch den Mikrothermoformprozess die gewünschte Mikro-Topografie erhält. Es ist ein transparentes und biokompatibles Material, welches durch lokal begrenzte Oberflächenfunktionalisierungen während oder nach der topografischen Modellierung die Zelladhäsion auf den Trägern ermöglicht. Zunächst werden die vorhandene Technologie und das Werkzeug für die Mikro-Topografie optimiert, um so die gezielte Zellkultivierung zu ermöglichen. Die Polycarbonat-Folien werden nach dem Mikrothermoformprozess auf verschiedene Strategien der Zellbesiedlung untersucht. Das Cell-Sheet-Layer-System soll ein abstrahiertes Leber-Sinusoid beschreiben. Daher werden für die Außenseite des Substrates die humanen Hepatozyten Zelllinien HepG2 und für die Innenseite des Cell-Sheet-Layers die Maus-Fibroblasten Zelllinie L929 bzw. die Endothelzellen der EA.hy926-Zelllinie zur Zellbesiedlung gewählt. Im Verlauf der Zelluntersuchungen zeigte sich, dass die chemische Oberflächenmodifizierung während des Mikrothermoformprozesses Einflüsse auf die kultivierten Zelllinien ausübt. Aus diesem Grund werden alternative Methoden zur Funktionalisierung der Polycarbonat-Folie entwickelt. In diesem Verfahren wird das Substrat erst nach dem Mikrothermoformprozess funktionalisiert, um eventuelle Änderungen der Beschichtungsstoffen beim Erhitzen zu umgehen. Mit dieser Methode werden die besten Zellkultivierungsergebnisse erreicht. Um die Zellkultivierung auf einem Cell-Sheet-Layer-System in einer angepassten Mikro-Umgebung zu ermöglichen, wird ein Zellkultivierungssystem entwickelt, welches die fluidische Umgebung der Zellen berücksichtigt. In diesem System wird eine Trägersubstanz mit humanen Hepatozyten Zellen erfolgreich kultiviert. Insgesamt konnten Cell-Sheet-Layer aus Polycarbonat mit verschiedenen Zelllinien als einfache Zellkultur und als Ko-Kultur kultiviert werden. Diese Methode kann weiterentwickelt werden, um in weiteren Versuchen durch Stapeln der Folien eine dreidimensionale Struktur zu bilden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/815203322damm.txt
Häfner, Sebastian
Technologieentwicklung für komplexe Cell-Sheet-Layer-Systeme. - 133 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

In der vorliegenden Arbeit sollen Technologien für die Nutzung von Cell-Sheet-Layer-Systemen in der Zellkulturtechnik oder dem Tissue Engineering entwickelt werden. Exemplarisch soll dies für die biologischen Systeme "Leber" und "hämatopoietische Stammzellnische" erfolgen. Für das Tissue Engineering der Leber werden Technologien beschrieben, welche eine lokal begrenzte chemische Oberflächenmodifikation im und nach dem Mikrothermoformprozess ermöglichen. Diese Technologien werden mit verschiedene Stoffen in Zellkulturexperimenten evaluiert und anschließend miteinander verglichen. Dabei konnte die Methode des "3D microcontact printing" als Methode zur gezielten Zelladhäsion etabliert werden. Des Weiteren wird ein Prinzip zur gezielten Stapelung thermogeformter Folien demonstriert. Dabei zeigte sich, dass das Prinzip der Faltkantenpositionierung eine vielversprechende Methode zur gezielten Stapelung thermogeformter Folien ist. Für die Nutzung von Cell-Sheet-Layer-Systemen in der Zellkulturtechnik wird gezeigt, inwieweit Heißprägen und Mikrothermoformen zum Strukturieren von thermoplastsichen Folien geeignet sind. Beide Methoden werden zum Nachbau der hämatopoietischen Stammzellnische eingesetzt. Für diese physikalische Strukturierung der Folien sind mikrostrukturierteWerkzeuge notwendig. Darum wurden aus biologischen Proben Bilddaten des trabekulären Knochens und des Knochenmarks gewonnen und diese Strukturen zum Design photolithografischer Masken genutzt. Für das Extrahieren der Strukturen aus Bilddateien werden verschiedene Algorithmen der Binärbilderstellung in MATLAB getestet. Dabei kamen Algorithmen zur Kantendetektion und zur lokalen Schwellenwertberechnung zum Einsatz. Es konnte gezeigt werden, dass für die Kantendetektion der Algorithmus nach Canny und für die lokale Schwellenwertberechnung der Algorithmus nach Niblack die besten Resultate erzielen. Die so extrahierten Strukturen konnten erfolgreich im Heißprägeprozess eingesetzt werden. Eine weitere Modifikation der so strukturierten Folien mit Topologien trabekulären Knochens konnte im Mikrothermoformprozess durchgeführt werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/777518309haefn.txt

Patente

Bioreactors and Fluidics

Schober, Beck et al. „Biolithomorphische Nachbildung einer Stammzellnische eines Organismus sowie Verfahren zu deren Erzeugung„ DE 10 2015 108 566.6

A. Schober, J. Hampl et al. „Formkörper zur Nachbildung einer Struktur eines biologischen Gewebes und Verfahren zu dessen Herstellung" DE 10 2014 112 660.2

A. Gross, M. Köhler, A. Schober „Vorrichtung zur Überführung von Proben in serielle Probensequenzen“ DE 10 2009 025 007.7

J. Hampl, U. Fernekorn, F. Weise, C. Hildmann, C. Augsburger, A. Schober „Teilaktives mikrofluidisches System für die 3D-Zellkultivierung sowie Verfahren zu dessen Perfusion“ (Anmeldetag: 15.04.2008) DE 10 2008 019 691.6-54 bzw. internationale Patentanmeldung PCT/EP2OO9/054444 „Teilaktives mikrofluidisches System für die 3D-Zellkultivierung sowie Verfahren zu dessen Perfusion“

J. Hampl, U. Fernekorn, F. Weise, C. Hildmann, C. Augsburger, A. Schober „Mikrobioreaktor sowie CellChip-Mikrotiter-Platte“ (Anmeldetag: 03.04.2008) DE 10 2008 017 765.2-41 bzw. internationale Patentanmeldung WO 2009/121868 A2 „Mikrobioreaktor und Mikrotiterplatte mit mehreren Mikrobioreaktoren“

Thermoforming and Multi-layer Polymer Substrates

J. Hampl, A. Gross, A. Schober „Mikrostrukturiertes Verbundbauteil sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung“ DE 10 2009 044 112.3

J. Hampl, F. Weise, A. Schober „Mikrostrukturierter Formkörper mit perforierten Tei-len und Verfahren zu dessen Herstellung“ DE 10 2009 044 115.8.

J. Hampl, F. Weise, A. Schober „Teilweise perforierter mikrostrukturierter Formkörper und Verfahren zu dessen Herstellung“ DE 10 2009 044 113.1

Schober, A., F. Weise, J. Hampl, G. Schlingloff, F. Fernekorn, Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Formkörpers, 2012, DE 10 2012 103 174.6.

J. Hampl, F. Weise, U. Fernekorn, M. Gebinoga, A. Schober „Struktur zur Nachbildung eines Sinusoids und Verfahren zu ihrer Herstellung“ DE 10 2010 037 968.9-41

3D Sensor Arrays

P. Husar, D. Laqua, M. Fischer, K. Lilienthal, J. Hampl, U. Fernekorn, A. Schober „Hybrides dreidimensionales Sensorarray, insbesondere zur Vermessung elektrogener Zellanordnungen, sowie Messanordnung“ DE 10 2010 000 565.7

Multi-photonen Processes

Hampl, F. Weise, U. Fernekorn, M. Gebinoga, Th. Klar, J. Katzmann A. Schober „Einem biologischen Gewebe nachgebildete Struktur und Verfahren zu deren Herstellung“ DE 10 2010 038 155.1

M. Gebinoga, A. Schober „Vorrichtung zum Verschliessen offener Wunden und zur Bearbeitung von Gewebe eines menschlichen oder tierischen Körpers“ DE 10 2011 057 184.1

Chemical Guided Cell Structuring

S. Singh, A. Schober, A. Gross, M. Gebinoga, U. Fernekorn, F. Weise, „Verfahren zur Bestimmung der Ansiedelbarkeit von biologischen Zellen auf Strukturen aus einem Polymer sowie Verfahren zur Herstellung solcher Strukturen“  DE 10 2012 101 240 .7 („Mask-Spray-Verfahren“)