Manipulation und Quantifizierung der Mechanik einzelner biologischer Zellen

Joachim P. Spatz
Universität Heidelberg, Biophysikalische Chemie, Institut für Physikalische Chemie

Die Physik der Selbstorganisationsmechanismen polymerer/anorganischer Hybridsysteme erlaubt die unkonventionelle Strukturierung von Festkörperoberflächen mit nanometergroßen Punkten oder Linien (Metall, Halbleiter, Isolator <1-20 nm). Diese können soweit voneinander getrennt werden, dass Untersuchungen an einzelnen Nanoobjekten mittels Optiken des sichtbaren Lichtes durchgeführt werden. Die Systeme sind die Basis unterschiedlicher festkörperphysikalischer und biophysikalischer Experimente. Beispielsweise werden die mechanischen und genetischen Eigenschaften einer Zelle durch den Kontakt mit den nanostrukturierten Oberflächen manipuliert und mittels einer Mikromanipulationsapparatur für einzelne Zellen quantifiziert. Ein Muster aus µ-Kraftsensoren erlaubt die Bestimmung des komplexen Kraftmusters einer sich bewegenden Zelle oder eines biomimetischen Netzwerkes.