Label-free and multi-parametric monitoring of cell-based assays with substrate-embedded sensors

این پایان‌نامه حسگرهای فیزیکی تعبیه‌شده جدیدی را توصیف می‌کند که می‌توانند برای نظارت بر انواع مختلف سنجش‌های مبتنی بر سلول به صورت غیرتهاجمی و بدون برچسب استفاده شوند. حسگرهای توصیف شده اطلاعات یکپارچه سلول های مورد مطالعه را با وضوح زمانی قابل انطباق (از میلی ثانیه تا روز) ارائه می دهند. این اطلاعات در مورد پاسخ سلولی پویا به محرک های شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیکی، الگوی جدیدی را در تحقیقات بنیادی زیست پزشکی تعریف می کند.
نویسنده، ماکسیمیلیان اوبرلایتنر، رویکردهایی را توصیف می کند که در آن سلول ها به طور مستقیم بر روی سطوح مختلف حسگر رشد می کنند (فیلم طلا). الکترودها، تشدید کننده های موج برشی یا فیلم های پلیمری دوپ شده رنگ). این رویکرد، با سلول‌های واکنش‌دهنده در نزدیکی و تماس با سطح حسگر، کلید حساسیت قابل‌توجهی است و راه را برای انواع کاربردهای جدید باز می‌کند. این پایان نامه نه تنها مبانی هر رویکرد را معرفی می کند، بلکه اصول طراحی را با جزئیات بسیار شرح می دهد و شرایط مرزی حسگرهای جدید را روشن می کند.

This thesis describes novel substrate embedded physical sensors that can be used to monitor different types of cell-based assays non-invasively and label-free. The sensors described provide integrative information of the cells under study with an adaptable time resolution (ranging from milliseconds to days). This information about the dynamic cell response to chemical, physical or biological stimuli defines a new paradigm in fundamental biomedical research.
The author, Maximilian Oberleitner, describes approaches in which the cells are directly grown on different sensor surfaces (gold-film electrodes, shear wave resonators or dye-doped polymer films). This approach, with the reacting cells in particularly close proximity and contact with the sensor surface, is key to a remarkable sensitivity, opening the way for a variety of new applications. This thesis not only introduces the fundamentals of each approach, but it also describes in great detail the design principles and elucidates the boundary conditions of the new sensors.