Ein von amerikanischen Forschern entwickelter Chip kann den Fluss von Ionen durch die Membranen von Zellen mit bisher unerreichter Geschwindigkeit und Genauigkeit überwachen. Die Zellen müssen dabei nur in kleine Einbuchtungen auf der Halbleiteroberfläche gebracht werden, die mit jeweils vier Elektroden versehen sind. Auf diese Weise lässt sich die elektrische Aktivität der Membranen von bis zu sechzehn Zellen gleichzeitig überwachen. Die Wissenschaftler glauben, damit den Einfluss medizinisch wirksamer Substanzen auf einzelne Zellen effizient untersuchen zu können.
Dem Studienleiter Marshall Porterfield von der Purdue-Universität zufolge ermöglicht der Chip die automatisierte Untersuchung von Zellen und eignet sich somit insbesondere für einen Einsatz in der Biomedizin. Ein einzelner etwa einen Quadratzentimeter großer Chip kann dabei sechzehn lebendige Zellen in mit einer Flüssigkeit gefüllten Poren aufnehmen. Die an den Poren angebrachten Elektroden ermöglichen dann die Bestimmung der Größe des Ionenstroms durch die einzelnen Zellmembranen.
Die Membranen biologischer Zellen sind mit winzig kleinen Proteinen durchsetzt, die den Durchgang für Ionen, die lebenwichtig für die physiologische Funktion dieser biologischen Grundeinheiten sind. Da Ionen elektrisch geladen sind, lässt sich ihre Wanderung durch die Membran einer Zelle mittels Elektroden innerhalb und außerhalb der Zelle in Form eines Stroms aufzeichnen. Dieses in der Fachwelt als “patch clamp” bezeichnete Verfahren wurde 1991 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.
Porterfields Chip könnte nun bei der Automatisierung dieser von Hand nur sehr schwer durchführbaren Untersuchungen helfen. Da für die Messung des Stroms im Prinzip vier Elektroden zuviel sind, könnte eine von ihnen auch zur elektrischen Stimulierung einer Zelle eingesetzt werden.
Mitteilung der Purdue University Stefan Maier
