DFG-Sachbeihilfe: Graphen-beschichtete weiche elastische Materialien für die Untersuchung von Zelladh?sion: Lokale nanomechanische Eigenschaften und markierungsfreie elektronische Biosensorik

Zellstudien finden oft auf festen Tr?germaterialien statt, wo die Oberfl?che bisher nur eine untergeordnete Rolle gespielt hat. Die neuesten Experimente zeigen, dass Zellen mit ihrer Umgebung stark wechselwirken und die Steifheit der Tr?gerfl?che eine wesentliche Rolle beim Zellwachstum spielt. Durch eine Variation der Steifheit von weichen Zellkulturoberfl?chen k?nnen die mechanischen Eigenschaften der Zellumgebung gezielt eingestellt werden und die Auswirkungen auf Interaktionen zwischen Zellen und zwischen Zellen und der Oberfl?che untersucht werden. Die meisten Untersuchungen zur Zelladh?sion auf weichen Oberfl?chen nutzen optische Detektionsmethoden wo eine Markierung bestimmter Zellkomponenten oft notwendig ist. Ferner gibt es Einschr?nkungen beim Gewinnen von Information aus der Zell-Material-Grenzfl?che in Echtzeit. Elektronische Sensoren – realisiert in Form von Elektroden, die zwischen den Zellen und der Tr?geroberfl?che platziert werden – k?nnen die Erfassung von Zell-Oberfl?chen-Wechselwirkungen in Echtzeit auf markierungsfreiem Wege erm?glichen. Dieses Vorhaben besch?ftigt sich mit der Realisierung eines Biomaterialplattforms, wobei weiche elastische Materialien mit einzelnen Graphenmonolagen (als Elektroden) überzogen werden und für die Untersuchung von Zelladh?sion eingesetzt werden sollen. Drei spezifische Fragestellungen werden in diesem Projekt adressiert. Als Erstes soll der Einfluss einer Graphenmonolage an den elastischen Eigenschaften der weichen Tr?gerfl?che mittels nanomechanischer Rastersondenmikroskopie charakterisiert werden. Das zweite Hauptziel ist die Realisierung von Sensorbauelementen auf der Basis einer Graphenmonolage auf der weichen Tr?geroberfl?che und der Einsatz von Impedanzspektroskopie zur markierungsfreien Untersuchungen von Zellprozessen in Echtzeit. Schlie?lich sollen chemische Funktionalisierungsmethoden genutzt werden um spezifische Rezeptoren an der Graphenoberfl?che anzubringen um die daraus folgenden Effekte auf Zelladh?sion zu erfassen. Obwohl die geplanten Aktivit?ten auf Brustkrebszellen konzentrieren, soll das geplante Plattform auch auf anderen Zellarten und zellul?ren Prozessen erweiterbar sein.