Die Forscher sehen diese prämierte Innovation als eine wichtige Voraussetzung für maßgeschneiderte Therapien sowie für die beschleunigte Wirkstoff- und Therapieentwicklung, da das biohybride Sensorsystem erstmals kleinste 3-D-Gewebeproben im Labor schnell und zerstörungsfrei charakterisieren könne.

"Um die Situation im Zellverband möglichst wirklichkeitstreu abzubilden, brauchen Pharmaforscher dreidimensionale Zellaggregate", erläutert Dr. Hagen Thielecke, Leiter der Arbeitsgruppe Zell-basierte Sensorik und Biomonitoring der Abteilung Biohybride Systeme. Doch diese 3-D-Modelle konnten bisher nur mit hohem Aufwand charakterisiert werden und waren deshalb für den Routineeinsatz nicht geeignet.

"Die physiologischen und morphologischen Eigenschaften eines Gewebes bestimmen die elektrischen Gewebeeigenschaften. Durch die Aufnahme der elektrischen Impedanz über einen bestimmten Frequenzbereich können wir physiologische Vorgänge und Gewebemorphologie erfassen", erläutert Thielecke die Idee hinter dem neuen Verfahren.

Das Prinzip: Im Biosensor werden die Gewebeproben in eine vertikal angeordnete Messzelle gespült. Ober- und unterhalb des Messbereichs sind Elektroden positioniert, über die Strom eingespeist und der Spannungsabfall erfasst wird. Der Biosensor charakterisiert die Zellaggregate mittels Impedanzspektroskopie oder Potenzialableitung.

"Damit können wir 3-D-Gewebeproben aus Biopsien mit einer Größe vom 100 bis 500 Mikrometer zerstörungsfrei charakterisieren", erklärt der Wissenschaftler das Messprinzip. Die Forscher könnten so mit dem Sensor die Wirkungsweise von Medikamenten oder Therapien auf die Zellaggregate beobachten, ohne dabei die Zellen zu zerstören.

Erste Praxistests sowohl bei der Evaluierung von Antitumortherapien als auch bei Herz-Kreislauferkrankungen habe der Biosensor bereits positiv bestanden.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft