Biohybride Netzwerke

Unser Forschungsschwerpunkt liegt in der Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung von Biohybridsystemen in den Neurowissenschaften. Die Entwicklung neuronaler Biohybridsysteme ist ein interdisziplinär geprägter Prozess, in dem Biologen und Elektrotechniker (Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik 1, RWTH Aachen) eng zusammenarbeiten, denn Biohybridsysteme bestehen aus einer biologischen Komponente und aus einem technisch hergestellten Bauteil.

Die technische Komponente besteht hier aus einem Multielektrodenarray (MEA) kombiniert mit einem mikrofluidischen System. MEAs bieten die Möglichkeit, die Funktion neuronaler Netzwerke nicht-invasiv über Tage bis Wochen zu untersuchen, während dies im akuten Versuch im intakten Nervensystem höchstens über Stunden möglich ist. Abhängig von der Zahl der Elektroden können die Signale verschiedener Zellen gleichzeitig gemessen werden. Die mikrofluidischen Bauteile bestehen aus Kanälen und Kammern im Mikrometerbereich, durch die kleinste Flüssigkeitsmengen geleitet werden können.

Als biologische Testsysteme verwenden wir Primärzellkulturen aus Neuronen von Invertebraten, genauer der Wanderheuschrecke Locusta migratoria und der Spitzschlammschnecke Lymnaea stagnalis. Detaillierte Einblicke in die Aktivität neuronaler Netzwerke bekommt man am besten in kleinen Netzwerken. Die Neuronen von Invertebraten eignen sich für eine Untersuchung von Netzwerken mit extrem geringer Zelldichte besonders gut.

Ziel unserer Projekte ist also die Entwicklung und Optimierung neuronaler Biohybridsysteme zur Ausbildung kleiner definierter Netzwerke aus nur wenigen Neuronen.

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