Local investigation of nerve cell functions by means of scanning electrochemical microscopy and scanning ion-conductance microscopy

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Die elektrochemische Rastermikroskopie (SECM) und die RasterIonenleitfähigkeitsmikroskopie (SICM) sollen parallel in den kooperierenden Arbeitsgruppen zur Beobachtung elektrochemischer Prozesse an Oberflächen lebender Zellen eingesetzt werden. Hierbei soll eine sub-zelluläre räumliche Auflösung erreicht werden. Prinzipiell können so dynamische Vorgänge an Zellen, wie die Ausbildung von Transmittersekretionsstellen, die Bildung inhomogener Verteilungen von Ionenkanälen in der Membran, die Synthese von diffusiblen Botenstoffen an lebenden Zellen sichtbar gemacht werden. Unter Nutzung von Zellmodellen für Neuronen (z.B. PC12-Zellen) sollen in der ersten Projektphase sowohl Einzelereignisse der Exocytose elektrochemisch oxidierbarer Neurotransmitter mittels SECM und die Änderung lokaler Ionenaktivitäten und Änderungen des membranpotentials mittels SICM untersucht werden. Insbesondere soll das berührungsfreie Abrastern der Zellen mittels Ultramikroelektroden bzw. Mikrokapillaren so optimiert werden, daß auf der Basis der Bestimmung der exakten dreidimensionalen Morphologie der Zelle die elektrochemischen Aktivitäten lokal mit hoher Auflösung zugeordnet werden können. Hierfür müssen die Dimensionen der verwendeten Ultramikroelektroden durch Ätzprozesse weiter miniaturisiert werden, so daß die Exocytose von Neurotransmittern genauer lokalisiert werden kann. In der folgenden Projektphase sollen die komplementären Methoden in ein Gerät integriert werden und die erhaltenen Ergebnisse an Neuronenkulturen verifiziert werden.