Modellierung und Regelung der Nährstoffversorgung in mikrofluidischen Zellkultursystemen

Sogenannte Organ-on-a-Chip- (OoC) oder Human-on-a-Chip- (HoC) Systeme besitzen ein großes Potenzial, die gesamte Physiologie bzw. Pathophysiologie eines Menschen in einem mikrofluidischen System nachstellen. Dadurch kann die Wirkungsweise von Medikamenten und die Entstehung von Krankheiten an miniaturisierten, humanen Geweben und Organen nachvollzogen werden. Allerdings sind noch eine Vielzahl technischer und biologischer Herausforderungen zu meistern, um diese Vision Wirklichkeit werden zu lassen. Dieser Band 70 der Buchreihe „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ widmet sich ausführlich dem Thema mikrofluidischer Systeme für die Zellkultivierung und hier im speziellen der Versorgung der miniaturisierten Gewebe mit Sauerstoff. Ein Fokus der Arbeit liegt dabei auf dem rechnergestützten Entwurf entsprechender Systeme, um so geeignete Layouts zu synthetisieren und eine bedarfsgerechte Sauerstoffregelung in einer oder mehreren Kulturkammern zu ermöglichen. Ausgehend von verschiedenen Konzepten und dem rechnergestützten Entwurf werden mehrere Varianten als Demonstratoren umgesetzt, charakterisiert und mit humanen Herzmuskelzellen als Modellgewebe besiedelt.