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Metabolomik
Einzelzell-Labor
Ziel
Im Einzelzelllabor wird der Metabolismus individueller Zellen untersucht. Das Einzelzell-Labor im ISAS Dortmund (links), der Chip mit angeschlossener Fluidik (Mitte) und der nicht eingebaute Chip (rechts)
Prinzip des Chips
Mit Hilfe des Mikrofluidik-Chips können gezielt einzelne Zellen in einem dielektrophoretischen Feldkäfig kontaktfrei über einen langen Zeitraum im Nährstoffstrom gehalten werden. Das elektrische Feld wird von acht Elektroden erzeugt, diese befinden sich planar im Boden und der Decke des Chips. In der Aufsicht sind die oberen vier Elektroden zu sehen.
Der Chip in Betrieb:
Hefezellen (grün) im Volumenstrom passieren den Feldkäfig (links). Der eingeschaltete Feldkäfig fängt Zellen im Zentrum und hindert nachfolgende Zellen am Eindringen (Mitte). Eine einzelne S. cerevisiae wird im Käfig bei konstantem Mediumfluss gehalten (rechts).
Wachstum einer einzelnen Zelle
Das pseudo-hyphen-Wachstum von diploiden S. cerevisiae Zellen bei Stickstoffmangel wurde untersucht. Die spezifische Wachstumsrate µ = 0,42 1/h entspricht der Wachstumsrate in Schüttelkulturen. Die folgende Bildsequenz zeigt exemplarisch das Wachstum einer Hefezelle über eine Zeitspanne von 3 Stunden.
Ausblick
Der Einzelzell-Bioreaktor wird für die Analyse bestehender biotechnologischer Produktionsstämme genutzt. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dann zur Konstruktion eines verbesserten Produktionsstammes eingesetzt.