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Entwicklung einer Mikrochip navigierten Zellsortieranlage

Development of a microchip based cell sorting device
 
: Kahnert, Stefan; Schreiber, Fedor; Erni, Daniel; Greifendorf, Dieter; Lennartz, Klaus; Kirstein, Uwe; Bartels, Frank; Janzyk, Udo; Rennings, Andreas; Küppers, Ralf; Vogt, Holger

Saile, Volker (Chairman) ; VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik, Mikro- und Feinwerktechnik -GMM-:
MEMS, Mikroelemente, Systeme. Proceedings CD-ROM : MikroSystemTechnik Kongress 2015, 26. - 28. Oktober 2015 in Karlsruhe
Berlin: VDE-Verlag, 2015
ISBN: 978-3-8007-4100-7
S.463-466
MikroSystemTechnik Kongress <6, 2015, Karlsruhe>
Deutsch, Englisch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IMS ()
microchip; cell sorting; electrowetting

Abstract
Ein häufiges Anwendungsgebiet der Zellsortierung ist der Bereich der biologischen und klinischen Forschung. Die Technik wird üblicherweise regelmäßig zur Untersuchung von Stammzellen oder zur Entwicklung von Therapien gegen neurodegenerative Erkrankungen eingesetzt [1]. Den aktuellen Stand der Technik auf dem Gebiet der Zellsortierung spiegeln lasergestützte Durchflusszytometer wieder. Im Vergleich zu diesen herkömmlichen Geräten, welche auf einem seriellen Sortierkonzept beruhen, verspricht die Mikrochip basierte Zellsortierung, eine erhöhte Sortiergeschwindigkeit durch parallelen Zelldurchsatz, eine schonendere Zellbehandlung und einen verbesserten Schutz gegen biologisch gefährliche Aerosole durch die Verkapselung des Sortierprozesses in einen mikrofluidischen Kanal. Die geplante Sortieranlage soll auf der Grundlage des Electrowettings Flüssigkeitstropfen sortieren, in denen sich fluoreszenzmarkierte Zellen befinden. Wir demonstrieren sämtliche relevanten Fluidoperationen, sowie eine Charakterisierung des Electrowetting-Moduls durch Geschwindigkeitsmessungen und Untersuchungen von Partikelverteilungen innerhalb von Flüssigkeitstropfen.

 

Cell sorting is broadly utilized in the field of biological and clinical research. Scientists frequently apply the technique to investigate the biology of stem cells or to develop therapies against neurodegenerative diseases [1]. Currently flow cytometry is the state of the art procedure to cope with cell separation tasks. In comparison to these commonly used systems, which rely on a serial sorting concept, the microchip based cell sorting device promises an increasing sorting velocity due to a parallel cell throughput, a more gentle cell treatment and an improved protection against biohazardous materials by encapsulating the sorting process in a microfluidic channel. The planned sorting device should be capable to sort droplets, which contain fluorescent cells by using the electrowetting effect. We demonstrate all relevant fluidic operations, as well as a characterisation of the electrowetting module by doing velocimetry and investigations on particle distributions within liquid droplets.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-364367.html