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Projekttitel

Erzeugung neuronaler Netzwerke durch on-Chip Zell-Manipulation mit akustischen Oberfl?chenwellen

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Projektlaufzeit

01/2016 bis 12/2017 (BaCaTec)

11/2017 bis 12/2018 (NIM)

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Finanzierung

Bayerisch-Kalifornisches Hochschulzentrum BaCaTec

The Cluster of Excellence ?Nanosystems Initiative Munich“ (NIM)

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Projektleitung

Dr. Christoph Westerhausen?(Experimentalphysik)

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Beteiligte Wissenschaftler

Prof. Dr. Achim Wixforth

Manuel Brugger, M.Sc.

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Kooperationspartner

Prof. Dr. Luke?Theogarajan (Department of Electrical and Computer Engineering der University of California, Santa Barbara)

Dr. Adele Doyle (Neuroscience Research Institute der University of California, Santa Barbara)

Beschreibung

Innerhalb der Arbeitsgruppe von Dr. Westerhausen am Lehrstuhl von Prof. Wixforth an der Universit?t Augsburg gelang es kürzlich, lebende Zellen in einem Chip-Labor mittels akustischer Wellen im Mikrometerbereich zu stimulieren. Die Nachwuchsforscher MSc. Manuel Brugger und Dr. Melanie Stamp konnten zeigen, dass die gezielte Behandlung einer adh?renten SaOs-2 Zellkultur auf einem Chip mit akustischen Oberfl?chenwellen eine bis zu 20% h?here Wachstumsrate dieser Zellen beim Verschlie?en einer künstlichen Wunde (wound healing assay) bewirkt. Zus?tzliche Anpassung dieser gezielten dynamischen Stimulation z.B. an intrinsische Zeitskalen der Zellen sowie der Transfer der Technik auf Neuronen bergen daher immenses Potential. Die Expertise der Gruppe um Prof. Theogarajan und Dr. Adele Doyle (UCSB) liegt in der Entwicklung mikroelektronischer Multielektrodenarrays und Ger?ten zur Interaktion mit Neuronen. In ihrem Labor an der UC Santa Barbara extrahieren sie Neuronen, s?hen diese auf mikrostrukturierten Multielektrodenarrays aus und halten diese lange Zeit am Leben. Problematisch dabei ist, dass die Neuronen l?ngerfristig an den durch die Elektroden definierten Orten verweilen und migrieren. Das gemeinsame Ziel der hier beschriebenen Kooperation ist die akustische, dynamische Erzeugung dreidimensionaler Kraftfelder zur Kontrolle neuronaler Netzwerke mittels akustischer Oberfl?chenwellen. Dies wird nur durch die Bündelung der Expertisen beider Gruppen m?glich. Erste sehr Erfolg versprechende Experimente in Santa Barbara und in Augsburg lassen uns hoffen, diese neuartige und erstmals auf Neuronen angewandte Technik nach Etablierung der Einzel-Neuronen Steuerung erfolgreich auch auf Netzwerke übertragen zu k?nnen um zu verstehen, wie neuronale Netzwerte verknüpft sind, interagieren und kommunizieren.


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