Münster 1999 – scientific programme

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CP: Chemische Physik

CP 19: Biologische Systeme

CP 19.3: Talk

Wednesday, March 24, 1999, 14:45–15:00, Phy

2D-Kabeleigenschaften bei der Zelladhäsion auf Siliziumchips — •Volker Kiessling und Peter Fromherz — Abteilung Membran- und Neurophsik, MPI für Biochemie, 82152 Martinsried

Bei der Adhäsion von biologischen Zellen auf einem Substrat entsteht eine dünne Elektrolytschicht, die durch die Zellmembran vom Zytoplasma isoliert wird. Das System stellt einen Kern-Mantel-Leiter bzw. ein 2D–Kabel dar. Ohmsche und kapazitive Ströme können darin einen Spannungsabfall erzeugen. In ersten Experimenten wurde mit einer Reihe von acht Transistoren das Spannungsprofil unter einer Nervenzelle detektiert [1]. Um die Physik dieses 2D-Kabels genauer zu studieren, wurde ein Chip mit 96 Feldeffekttransistoren im Abstand von 3.6µm entwickelt [2]. An adhärierten Neuronen und Riesenerythrozyten, die durch Elektrofusion hergestellt wurden, konnten so die Kabeleigenschaften gemessen werden. Dazu wurde das Bad mit einer Wechselspannung im Frequenzbereich von 1 Hz bis 100 kHz moduliert. Der Strom von 36 Transistoren wurde simultan nach Betrag und Phase ausgewertet. Man erhielt komplexe Spannungsprofile, an die eine Lösung der 2D-Kabelgleichung mit den Fitparametern spez. Membranleitfähigkeit und Kabelkernwiderstand angepaßt werden konnte. Mit dem bekannten Abstand der Zellmembran vom Substrat wurde der spez. Widerstand des Kabelkerns berechnet.

[1] R. Weis, B. Müller, P. Fromherz, Phys. Rev. Lett 76, 327 (1996)

[2] V. Kiessling, B. Müller, P. Fromherz, Biophys. J. submitted.