Biosensoren spielen heute in zahlreichen Anwendungsgebieten eine bedeutende Rolle und sind zunehmend Teil unseres Alltags. Als eine spezielle Klasse von Biosensoren verwenden elektrochemische zellbasierte Biosensoren Zellen als Erkennungselement, um z. B. physiologisch relevante Funktionen zu überwachen. Eine der größten Herausforderungen in Bezug auf zellbasierte Biosensoren ergibt sich aus ihrer Hauptkomponente, den Zellen, die als “lebende” Systeme sehr anfällig sind für Veränderungen in ihrer Umgebung. Um dieses Problem anzugehen, wurde kürzlich eine neue Methode etabliert, die Kryokonservierung von Zellmonoschichten: die Zellen werden schockgefroren und bei Bedarf gebrauchsfertig aufgetaut und ihrer Verwendung zugeführt. Um diese Methode weiter zu verbessern, wurden in dieser Arbeit magnetische Aktuatoren auf der Basis von Photopolymer-Verbundwerkstoffen hergestellt, indem verschiedene Photopolymerharze (flexibles Harz und SU-8-Photoresist), mit superparamagnetischen Eisenoxid (Fe3O4)-Nanopartikeln gemischt, photolithographisch strukturiert wurden. Die Kryokonservierung der Zellen erfolgt auf dem magnetischem Aktuator: bei Bedarf können die Zellen mit dem Aktuator in die Kulturumgebung transferiert werden, in die ein zellbasierter Biosensor integriert ist; der Aktuator bringt die Zellen nicht-invasiv in die Nähe der Sensoroberfläche oder entfernt diese durch ein externes Magnetfeld bzw. positioniert die nächste Zellpopulation auf einem anderen Aktuator. Die wichtigsten Leistungsmerkmale des magnetischen Aktuators, wie z. B. die Fähigkeit, den Standort, die Mobilität und die Ausrichtung zu steuern, werden anhand von Untersuchungen in einem Zellkulturmedium demonstriert.
Özsoylu, D.; Karatellik, B.; Schöning, M.J.; Wagner, T., Photopolymer composite magnetic actuators for cell-based biosensors, tm-Technisches Messen (2022), doi.org/10.1515/teme-2022-0030.