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Biomasse

Lebende Zellen besitzen eine ausgeprägte durch ihre isolierenden Zellmembranen hervorgerufene ß-Dispersion (Grimnes & Martinsen 2000). Die Erfassung der Impedanz in diesem Bereich ist daher gut geeignet, lebende von toten Zellen zu unterscheiden oder in Zellsuspensionen oder Geweben den Grad der Schädigung von Zellen zu quantifizieren (K'Owino & Sadik 2005). Neben der Bestimmung der Lebendzellmasse in Bioreaktoren  eignet sich dieser Ansatz auch für die Überwachung der Vitalität von Zellen, beispielsweise für Toxizitätstests.

Bei sehr hohen Frequenzen können keine Information über den Zustand der Membranen gewonnen werden. Im Mikrowellenbereich spielt die Energieabsorption durch Dipole freien Wassers eine wesentliche Rolle (Kupfer 2005). Die Mikrowellenspektroskopie wird im Fachbereich Analysenmesstechnik zur Bestimmung der organischen Trockenmasse, beispielsweise in Fermentern [MW_EIS_Bioethanol] oder Biogasanlagen  [MW_oTS] [MW_oTS_Steuerung] angewendet.

Aus der Impedanz einer Zellsuspension kann auf die Zellzahl geschlossen werden. Dazu müssen verschiedene Parameter wie die Leitfähigkeit des Suspensionsmediums, oder die Temperatur konstant gehalten werden oder wenigstens bekannt sein. Außerdem ist eine signifikante Interpretation der Messwerte nur bei einer oder zwei in ihren elektrischen Eigenschaften sehr unterschiedlichen Zelllinien möglich. Durch Verwendung einer Kombination von Eigenschaften aus dem Impedanzspektrum (z.B. das Verhältnis des Betrages bei niedrigen und hohen Frequenzen), die eine hohe Korrelation zur Zellzahl aufweist, aber gegenüber anderen Einflussgrößen, wie der Temperatur, jedoch unempfindlich ist, konnten wir die Qualität der Messung erheblich verbessern.

Grimnes, S. & Martinsen, O. G. 2000, Bioimpedance and Bioelectricity Basics Academic Press.

K'Owino, I. O. & Sadik, O. A. 2005, "Impedance Spectroscopy: A Powerful Tool for Rapid Biomolecular Screening and Cell Culture Monitoring", Electroanalysis, vol. 17, no. 23, pp. 2101-2113.

Kupfer, K. 2005, Electromagnetic Aquametry, Electromagnetic Wave Interaction with Moist Substances Springer, Berlin Heidelberg  New York.
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