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Elektrische Manipulation von Zellen und Geweben

Die elektrische Permeabilisierung von Zellmembranen dient einerseits der Untersuchung elektrischer Eigenschaften und anderseits dem Einschleusen zellfremder Substanzen (Neumann, Sowers, & Jordan 1989). Mit elektrischen Feldern sehr hoher Feldstärke und ultrakurzer Dauer (Nanosekundenpulse) (Schoenbach et al. 2004) ist eine Desintegration biologischer Materialien, beispielsweise zum Zellaufschluss (Schultheiss et al. 2002) oder zur Sterilisierung, möglich (Sale & Hamilton 1967). Eine schnelle Aussage über den Erfolg der Zellmanipulation ist vielfach durch Erfassung der Impedanz vor und nach einer Hochspannungsapplikation möglich (Pliquett & Schoenbach 2009). Dadurch werden Pulsprotokolle optimiert und potenzielle Anwendungen, wie beispielsweise die elektrisch unterstützte Darreichung von Wirkstoffen, forciert.

Applikationsorientierte Methoden und entsprechende Techniken werden in unserem Fachbereich erforscht. Beispielsweise wurden im Auftrag der Industrie quantitative Untersuchungen zur transdermalen Darreichung kosmetischer Produkte durchgeführt, elektrische Protokolle optimiert und in die Entwicklung neuer Geräte implementiert.

Im Rahmen limitierter Studien wird die Entwicklung der Biogas-Ausbeute nach Hochspannungsbehandlung der Substrate untersucht.

Neumann, E., Sowers, A., & Jordan, C. 1989, Electroporation and Electrofusion in Cell Biology Plenum Press, New York

Sale, A. J. H. & Hamilton, W. A. 1967, "Effects of high electric fields on microorganisms I. killing of bacteria and yeasts", Biochim.Biophys.Acta, vol. 148, pp. 781-788.

Schoenbach, K., Joshi, R. P., Kolb, J., Chen, N., Stacey, M., Blackmore, P. F., Buescher, E. S., & Beebe, S. J. 2004, "Ultrashort electrical pulses open a new gateway into biological cells", Proc.IEEE, vol. 92, p. 1122.

Schultheiss, C., Bluhm, H., Mayer, H.-G., Kern, M., Michelberger, Y., & Witte, G. 2002, "Processing of sugar beets with pulsed-electric fields", IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 30, no. 4, pp. 1547-1551.
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