Entwicklung eines Messsystems zur Untersuchung mechanischer Eigenschaften adhärenter Zellen

Wird bei einer Person in ärztlicher Behandlung eine auffällig verdächtige Änderung des Gewebes festgestellt, wird eine Gewebeprobe entnommen und genauestens auf Krankheiten untersucht. Hierfür gibt es mehrere Untersuchungsmöglichkeiten welche auf unterschiedliche Merkmale spezialisiert sind. Einerseits kann die Probe, oder auch nur einzelne Zellen, unter dem Mikroskop betrachtet werden um veränderte Eigenschaften visuell festzustellen. Andere Methoden untersuchen die mechanischen Eigenschaften, wie etwa den Elastizitätsmodul von Zellen um krankhafte Veränderungen festzustellen. Die „mechanischen“ Untersuchungen
stehen heutzutage noch vor einigen wenigen Hindernissen. Es kommt häufig auf die passenden Einstellungen der Parameter an, damit man richtige Ergebnisse erhält. Bei manchen Verfahren sind sie trotz hohem Aufwand nicht sehr genau.
In dieser Arbeit wollen wir uns ebenfalls mit den mechanischen Eigenschaften von adhärenten Zellen beschäftigen und eine neue Methode zur Bestimmung dieser finden, durch welche der Aufwand vermindert und/oder die Genauigkeit erhöht wird. Der Grundgedanke besteht darin, adhärente Zellen auf eine elastische Membran auszusäen welche an ihrem Rand fest in einer Apparatur eingespannt ist. Beaufschlagt man diese anschließend mit Druck von unten wird sie sich – und die darauf befindlichen Zellen – wölben und somit Spannung in sich erzeugen.
Daraus soll auf den Elastizitätsmodul der Zellen geschlossen werden können.

If the doctor determines any suspicious change of the tissue during a check-up or surgical operation, he will take a small tissue sample for a histological examination to investigate thoroughly for cancer or other diseases. As well as the method said before, there are also other – more technical – ones which examine the mechanical properties of the cells, for example the elastic modulus. But these techniques show some deficits. Sometimes it is necessary to know a lot of parameters to get exact results. Despite the enormous effort, some methods’ results are not that accurate.
In this thesis a new method and measuring system should be found, to determine the mechanical properties of adherent cells more accurate and/or with less effort. The main idea is to seed the adherent cells on an elastic membrane with clamped edges. Then pressure will be applied and the membrane will inflate. Due to this deformation the membrane as well as the cells will curve what leads to stress in both of them and therefore we should be able to determine the young’s modulus of the cells.