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Impedometrische Bioanalytik – schnell und hochparallel
Forschergruppe am Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik
(Forschergruppe)

 

Fördermittelgeber:

Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft

Bearbeitungszeitraum:

2016 - 2018

Projektleiter:

Prof. Dr. Uwe Pliquett

In den Lebenswissenschaften ist die Kenntnis der Eigenschaften von Mikroorganismen, Zellen und Geweben von grundlegender Bedeutung für die Optimierung und Echtzeitüberwachung von Kulturbedingungen. Dabei werden die physikochemischen und physiologischen Umgebungsbedingungen mit den für die Kulturen relevanten Parametern korreliert und den sich ständig ändernden Anforderungen der Zellen angepasst. Verwendung findet dies bei der Entwicklung neuer Pharmaka, in der individualisierten Medizin, der Bereitstellung und Standzeitverbesserung von Implantaten sowie bei der Beeinflussung von Interaktionen zwischen lebendem Gewebe und technischem System (z.B. bei Implantaten, der adhärenten Kultivierung von Zellen und beim Biofouling). Aber auch bei vielen technischen Problemstellungen bezüglich regenerativer Energien, Lebensmittelkontrolle, Assistenzsystemen etc. spielt die Informationsgewinnung über den Zustand biologischer Objekte (von der Zelle bis zum komplexen Lebewesen Mensch) eine zunehmende Rolle.
Basierend auf den Wechselwirkungsmechanismen biologischer Systeme mit schwachen elektromagnetischen Feldern ist eine beeinflussungsfreie, kontinuierliche Beurteilung von Stoffen und Prozessen möglich. Die moderne Technik erlaubt heute die Nutzung eines großen Frequenzbereiches elektromagnetischer Wellen von mHz bis EHz (Röntgenstrahlung). Jedoch entziehen sich bisher genutzte Gerätekonzepte einer monolithischen Integration und sind demzufolge meist schwer, teuer, groß und nicht energieautark. Außerdem sind sie in ihrer Messgeschwindigkeit begrenzt, so dass die hier zur Diskussion stehenden Anwendungen meist auf das Labor oder Spezialaufgaben beschränkt sind. Daneben gibt es für spezielle Zwecke entwickelte, oft sehr einfache und schmalbandige, Geräte, die aber gewöhnlich keine Massenverbreitung finden. Ausnahmen im Konsumgüterbereich sind beispielsweise Körperfettwaagen, Fingerprintsensoren oder Blutzuckermesssysteme.

  

Der Schwerpunkt der Forschergruppe liegt auf der Entwicklung einer innovativen Methode der Impedanzmesstechnik als Werkzeug für verschiedene Anwendungen in den Lebenswissenschaften. Es geht dabei aber nicht um die Optimierung etablierter Messverfahren sondern um eine neue Qualität der elektrischen Charakterisierung mit bisher unerreichter temporärer und räumlicher Auflösung wie sie in vielen Prozessen notwendig ist.

  

Das diesen Ergebnissen zugrundeliegende Vorhaben wurde vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2016 FGR 0040 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Sozialfonds (ESF) kofinanziert.

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