Projekt 5

Tumorcharakterisierung mit Impedanzspektroskopie

Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist ein in der industriellen Anwendung bereits länger erfolgreich eingesetztes Verfahren, welches mittels der Beobachtung der elektrischen Eigenschaften eine leitfähige Probe identifizieren und analysieren kann. Hierbei wird die materialspezifische,frequenzabhängige Impedanz, auch Wechselstromwiderstand genannt, über die Analyse des Verhältnisses zwischen derangelegten Spannung und demgemessenen Strom bestimmt.Ein großer Vorteil der EIS ist die strahlungsfrei, die Probe nicht veränderndeMessmethode, welche repetitive Messungen in zeitlich kleinem Intervall ermöglicht.Besonders bei der Messung von biologischem Gewebe ist dies von Vorteil, da so Stoffwechselparameter online analysiert werden können. Bei einer EIS-Messung bleiben, im Vergleich zu konventionellen Messmethoden, die Proben nach der Messung in ihrem Ausgangszustand erhaltenund damitwird eineauch mehrfacheWiederholungder Messung derselben Probe ermöglicht. Da biologische Proben meistens einer natürlichen Varianzunterliegen, hat die EIS im Bereich der Biomedizin und der Tumordiagnostik ein großes Anwendungspotential. Während erste kommerzielle Systeme bereits in der klinischen Anwendung sind,ist die Forschung besonders im Hinblick auf die Diagnose und das Überwachen der Therapie von Tumorpatientennoch in den Anfängen. Basierend auf den zellspezifischen Eigenschaften der relativen Permittivität und der elektrischen Leitfähigkeit, ist das Ziel mit Hilfe der EIS einen sogenannten zellspezifischen, von ihrer aktuellen Stoffwechsellage beeinflussten, Fingerabdruck der Vitalität einer Tumorzelle zu bilden. Auf diese Weise würde die Möglichkeit geschaffen, die Zellen effektiv in vitro und langfristigauchin vivo sowohl anhand ihres Zelltyps, wie auch anhand ihres pathologischen Zustandes zu differenzieren. Hierbei ist das primäre Ziel des Projektes das vorhandene Messsystem zu optimierenund in Hinblick auf neue Ansätze im Bereich der Messmethode zu erweitern. Des Weiteren sollen die probenspezifischen Einflussfaktoren auf die relative Permittivität und elektrische Leitfähigkeit, zum Beispiel der Zelltyp, die Metaboliten des Intermediärstoffwechsels und die interzelluläre Flüssigkeit, identifiziert und hinsichtlich ihres Gewichtungsfaktors analysiert werden. Basierend hierauf soll ein Analyseverfahren zur verlässlichen und reproduzierbaren Identifikation einer unbekannten Zellprobe entwickelt werden. Dieses soll in der Lage sein zwischen neoplastischen und gesunden Gewebe zu differenzieren, sowie bei neoplastischemGewebe den Effekt eines angewendeten Chemotherapeutikums in der Zeitdomäne zu verfolgen.