Patric Eberle und Marc Favrod-Coune vom iHomeLab werden eine Präsentation zum Thema "Impedanzbasierte Biosensorik und FGPA Lock-in Verstärker für Zellensotrierung" halten.
Die Bandscheibendegeneration (IDD) ist eine der Hauptursachen für Rückenschmerzen und betrifft Millionen von Menschen weltweit. Das Projekt SORTHODISC untersucht eine neuartige Zellentherapie, um degenerierte Bandscheiben mit Vorläuferzellen zu regenerieren. Bei diesem Ansatz ist die Isolierung einzelner Vorläuferzellen aus Bandscheibenproben eines Patienten ein entscheidender Prozess. Herkömmlichen Methoden nutzen fluoreszierende Marker (FACS), um Identifikation und Sortierung von Zellen zu ermöglichen. Die Markierung ist jedoch teuer und beeinträchtigt die biologische Integrität der Zellen, was für Zellentherapien problematisch ist.
Mit einem neuartigen Ansatz, der die elektrische Impedanz der einzelnen Zellen bei mehreren Frequenzen misst, können einzelne Zellen markierungsfrei (label-free) mit hohem Durchsatz identifiziert werden. Die Zellen fliessen nacheinander durch präzise mikrofluidische Kanäle mit integrierten Elektroden, womit über hochsensitive Analogelektronik und digitalem lock-in Verstärker implementiert in einem FPGA die elektrische Impedanz jeder Zelle für vier Frequenzen gleichzeitig in Echtzeit erfasst wird. Über die Amplitude und Phase bei vier selektierten Messfrequenzen wird die Zelle über einen Machine Learning Algorithmus in Echtzeit (< 0.1 ms) klassifiziert. Die im mikrofluidischen Fluss befindliche Zelle muss genügend schnell identifiziert werden, um die Zelle mit dem nachgelagerten piezoangetriebenen Stellmechanismus mit hohem Durchsatz sortieren zu können.
In dieser Arbeit wird ein Impedanz-Durchflusszytometer (IFC) entwickelt, das den Zellenphänotyp über elektrischen Eigenschaften identifiziert und aussortiert. Wir stellen hier seine Funktionsweise, die Ergebnisse der Zellidentifizierung und den aktuellen Entwicklungsstand vor.
