Die Erfindung betrifft eine Mikroelementenanordnung mit einer Vielzahl von auf einem Substrat angeordneten Mikroelementen zum Kontaktieren von in einer flüssigen, vorzugsweise biolo gischen Umgebung befindlichen Zellen. The invention relates to a micro-elements array having a plurality of spaced on a substrate microelements for contacting in a liquid, preferably located is biological environment cells.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kontaktieren von in einer flüssigen, vorzugsweise biologischen Umgebung oberhalb eines Substrats befindlichen Zellen, bei dem ein Kontakt zwischen den Zellen und Mikroelementen hergestellt wird. The invention further relates to a method for contacting a liquid contained in, preferably biological environment above a substrate cells, in which a contact between the cells and microelements is prepared.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Herstellen einer Mikroelementenanordnung mit einer Vielzahl von Mikro elektroden, bei dem die Mikroelemente auf einem Substrat angeordnet werden. Finally, the invention relates to a method for manufacturing a microelement arrangement having a plurality of micro-electrodes, in which the microelements are arranged on a substrate.

Es ist bekannt, zum Untersuchen von biologischen Zellen soge nannte Mikroelektrodenanordnungen einzusetzen. It is known for assaying of biological cells so-called micro-electrode arrangements use. Die Mikro elektrodenanordnungen dienen dabei z. B. zum Stimulieren der Zellen oder zum Ableiten von Potentialen. The micro-electrode assemblies serve z. B. to stimulate the cells or to derive potentials. Die Untersuchungen können dabei in einer biologischen Umgebung durchgeführt werden oder auch in einer artiziellen Umgebung. The tests may be carried out in a biological environment or in a artiziellen environment. Diese kann z. B. eine Suspension mit künstlichen Vesikeln aus Lipiden sein, wobei in die Vesikelhülle Poren als Modellsystem für biologische Zellen eingebaut sind. This can be a suspension with artificial vesicles composed of lipids z. B., in the vesicle pores are built as a model system for biological cells. Die Anordnungen umfassen hierzu auf einem Substrat eine Vielzahl von Mikroelektroden, deren Abmessungen etwa in der Größenordnung der Zellen liegen, also im Bereich von einigen µm bis einige 10 µm. The assemblies comprise for this purpose on a substrate a plurality of micro electrodes, the dimensions of which are approximately in the order of the cells, thus in the range of several microns to several 10 microns.

Aus der prioritätsälteren, jedoch nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 195 29 371 ist eine derartige Mikro elektrodenanordnung bekannt. From the earlier priority but not published German patent application P 195 29 371 such micro-electrode arrangement is known.

Zur Messung der Bio-/Chemolumineszenz, z. B. als Reaktion auf chemische Reize (Noxen, Pharmaka) sowie zur Messung von Ände rungen der Lichtabsorption durch einen solchen Reiz bei Verwen dung einer Lichtquelle oberhalb der Zellen können licht empfindliche Mikroelemente eingesetzt werden, z. B. Mikro photodioden, die für bestimmte Spektralbereiche empfindlich sind. To measure the bio / chemiluminescence, z. B. in response to chemical stimuli (pollutants, drugs) as well as for the measurement of the amendments to the light absorption ments by such a stimulus at Verwen formation of a light source above the cells sensitive micro-elements are used, such . as micro photo diodes, which are sensitive to certain spectral regions.

Mikroelektroden, Mikrophotodioden und dgl. werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung gesamthaft als "Mikroelemente" bezeichnet. Microelectrodes micro photodiodes and the like are referred to in the present invention as a total of "microelements"..

Bei Mikroelektrodenanordnungen herkömmlicher Art sowie den damit ausgeführten Verfahren stellen sich unter anderem die folgenden Probleme: In conventional microelectrode arrays and the procedures we perform on yourself such the following problems:
Wenn die Mikroelektrodenanordnung in Kontakt mit einer Suspen sion, dh einer flüssigen, z. B. einer biologischen Umgebung gebracht wird, in der sich Zellen befinden, ist man mehr oder weniger auf den Zufall angewiesen, daß die eine oder die andere Zelle sich auf einer bestimmten Elektrode niederläßt. When the microelectrode array sion in contact with a Suspen, ie brought a liquid, eg. As a biological environment in which there are cells, one is more or less dependent on the chance that one or the other cell on a particular electrode settles. In der Praxis lassen sich die Zellen im allgemeinen nur unter teilweiser Überdeckung auf einer Elektrode nieder, so daß die Stimulation der Zelle bzw. die Ableitung eines Zellpotentials auf diese Teilfläche beschränkt ist. In practice, the cells can generally only down with partial overlap on an electrode so that the stimulation of the cell or the derivation of a cell potential is limited to this sub-area. Bei einer Stimulation der Zelle geht dabei bspw. ein Teil der Stimulationsenergie in der als Elektro lyt wirkenden Suspension verloren. At a stimulation of the cell while a part of the stimulation energy in the trolyte acting as an electric suspension is, for example, lost.

Darüber hinaus sitzen die Zellen nur lose auf den Elektroden auf. Moreover, the cells sit loosely on the electrodes. Dies kann zu Problemen hinsichtlich des Abdichtwiderstandes zur Referenzelektrode führen. This can lead to problems in the Abdichtwiderstandes to the reference electrode. Darüber hinaus ist der Kontakt sehr empfindlich und wird bereits bei äußerst geringen mecha nischen Beeinflussungen wieder gestört, weil sich die Zelle vom Kontakt löst. In addition, the contact is very sensitive and is disturbed even at extremely low mecha African influences again, because the cell detaches from the contact.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikro elementenanordnung, ein Verfahren zum Kontaktieren sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Mikroelementenanordnung dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Probleme vermieden werden. The invention is therefore the object of a micro-elements arrangement, a method for contacting and a method of manufacturing such a micro-element arrangement before-that the above-mentioned problems are avoided. Insbesondere soll es möglich werden, aus der flüssigen Umgebung gezielt einzelne Zellen in Kontakt mit den Mikroelementen zu bringen und dort einen guten Kontakt herzu stellen. In particular, it should be possible to bring out the liquid environment specific individual cells in contact with the micro-elements and make there hither good contact.

Bei der eingangs genannten Mikroelementenanordnung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch Mittel zum Führen und/oder Vereinzeln und/oder mechanischen Anziehen der Zellen an die Mikroelementen gelöst. In the micro-element arrangement mentioned above, this object is achieved by means of guiding and / or separating and / or mechanical tightening the cells to the micro-elements.

Bei dem eingangs zunächst genannten Verfahren zum Kontaktieren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Führungs- und/oder Anziehungskraft zwischen den Zellen und den Mikroelementen bzw. dem Substrat erzeugt wird. In the above-mentioned first method for contacting the object is achieved by a guide and / or attraction force is generated between the cells and the micro-elements or the substrate.

Schließlich wird bei dem eingangs als zweites genannten Verfahren zum Herstellen einer Mikroelementenanordnung die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat mindestens aus einer Grundplatte und einer darüberliegenden Deckplatte hergestellt wird. Finally, with the procedure referred to initially as the second object is achieved in that the substrate is made of at least one base plate and an overlying cover plate for fabricating a micro-element array.

Die zugrundeliegende Aufgabe wird vollkommen gelöst. The underlying problem is completely solved.

Dadurch, daß die Zellen mechanisch an die Mikroelemente angezogen werden, ergeben sich nämlich zwei Vorteile: Characterized in that the cells are mechanically attracted to the micro-elements, namely two advantages arise:
Solange die Zellen sich noch frei in der flüssigen Umgebung befinden, bewirkt die Anziehungskraft, daß sich die Zellen gezielt auf die Elemente zu bewegen. As long as the cells are still free in the fluid environment causes the attraction that the cells to move specifically to the elements. Man ist daher nicht mehr auf den Zufall angewiesen, daß sich die eine oder die andere Zelle auf einem vorbestimmten Mikroelement niederlassen würde. It is therefore no longer dependent on the chance that one or the other cell would settle on a predetermined microelement.

Wie bereits erwähnt wurde, bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf Mikroelemente, dh vorzugsweise Mikroelektroden oder Mikrophotodioden, ohne auf diese Anwendung eingeschränkt zu sein. As already mentioned, the present application relates to microelements, ie, without being limited to this application preferably microelectrodes or micro photodiode. Dies betrifft insbesondere auch die weiter unten geschil derten Ausführungsbeispiele, bei denen von Mikroelektroden die Rede ist, wobei jedoch die Ausführungen zumeist auch für Mikrophotodioden und ähnliche Mikroelemente gelten. This applies particularly to the geschil below derten embodiments in which microelectrodes are mentioned, but in most cases, the statements for micro photodiodes and similar microelements.

Zum anderen bewirkt eine fortwährende Anziehungskraft im Falle einer Mikroelektrode, daß die Zellen mit einer gewissen Kontakt kraft gegen die Mikroelektroden gedrückt werden und sich dadurch ein besonders guter Abdichtwiderstand zur Referenzelektrode ergibt, und die Anhaftung darüber hinaus auch mechanisch stabil ist. On the other hand causes a continuous attractive force in the case of a micro-electrode, that the cells are pressed with a certain contact force against the microelectrodes and this results in a particularly good sealing resistance to the reference electrode, and attachment is moreover also mechanically stable. Der elektrische Widerstand und damit das meßbare Signal (Aktionspotential) wird wesentlich verbessert. The electrical resistance and thus the measurable signal (action potential) is significantly improved.

Aus einem anderen Fachgebiet, der sogenannten Patch-Clamp-Technik ist es zwar bekannt, Zellen an eine Pipette mit Unterdruck anzusaugen (vgl. US-Z "Nature", Vol. 260, S. 799-801, 1976), bei der Patch-Clamp-Technik muß jedoch die Pipette gezielt an eine einzelne Zelle herangeführt werden. From another field, the so-called patch-clamp technique, it has been known to suck cells at a pipette with negative pressure (see US Pat. Z "Nature", Vol. 260, pp 799-801, 1976), during patch However -Clamp technique has the pipette are introduced specifically to a single cell. Bei der Patch-Clamp-Technik werden die zu kontaktierenden Zellen nicht bewegt, da sie in der Regel am Substrat anhaften. When Patch clamp the cells to be contacted can not be moved, because they adhere to the substrate in general. Das Kontaktieren von Zellen mit Patch-Clamp-Pipetten wird wesentlich erleichtert, wenn die Zellen durch Adhäsion immobilisiert sind. Contacting cells with patch clamp pipettes is much easier when the cells are immobilized by adhesion. Translokali sation adhärierender Zellen führt fast immer zu letalen Zellschä digungen. Translokali organization of adhering cells almost always leads to lethal Zellschä endings. Der Hauptnachteil der Patch-Clamp-Technik liegt in der Beschränkung der Anzahl gleichzeitig kontaktierbarer Zellen, da aus Platzgründen nicht beliebig viele Pipetten in die Kulturkammer eingeführt werden können. The main drawback of the patch-clamp technique lies in the limitation of the number of simultaneously contactable cells because of space can be introduced into the culture chamber opposed to any number pipettes. Die Erfindung hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Vielzahl von Zellen gleich zeitig kontaktiert werden kann, ohne daß die erwähnten Platz probleme auftreten. The invention has the advantage that a large number of cells can be contacted simultaneously without the mentioned space problems occur.

Die Verwendung einer Grundplatte sowie einer davon getrennten Deckplatte hat im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Vorteile bei wiederholter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung. The use of a base plate and a cover plate which is separate, in the context of the present invention in particular advantages in repeated use of the inventive arrangement. So können z. B. die Grundplatte und die Deckplatte jeweils einzeln oder zusammen mehrfach wiederverwendet werden. Thus, for. Example, the base plate and the top plate can be re-used either individually or together several times. Für die beiden Platten können darüber hinaus unterschiedliche Herstellungsverfahren und Materialien eingesetzt werden. For the two plates different manufacturing methods and materials can be employed beyond.

Schließlich ergibt sich ein Vorteil bei der Ausformung der Elektrodengeometrie durch die Geometrie (die Öffnungen) der Deckplatte sowie eine dadurch vereinfachte Herstellung. Finally, there is an advantage in the shaping of the electrode geometry by the geometry (the holes) of the cover plate and a resulting simplified production.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung üben die Mittel eine Unterdruck-Kraft auf die Zellen aus. In a preferred embodiment of the system according to the invention, the agents exert a negative pressure on the cells.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch rein mechanische Mittel, nämlich durch Erzeugen eines Unterdrucks bzw. Vakuums, die erforderliche Anziehungskraft erzeugt werden kann. This measure has the advantage that it can be produced by purely mechanical means, namely by creating a negative pressure or vacuum, the required appeal.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung üben die Mittel eine hydrodynamische Kraft auf die Zellen aus. In another embodiment of the invention, the means exert a hydrodynamic force on the cells.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch das Erzeugen einer Strömung in der flüssigen biologischen Umgebung die gewünschte Kraft ebenfalls auf einfache Weise erzeugt werden kann. This measure has the advantage that the required force can be also generated in a simple manner by creating a flow in the liquid biological environment.

Bevorzugt ist ferner, wenn die Mittel Kanäle umfassen, die in einer Kontaktoberfläche der Mikroelemente ausmünden. It is also preferable if the means comprise channels which open in a contact surface of the micro elements.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Zellen an die Mikro elemente herangeführt und dort festgehalten werden können, wobei gleichzeitig praktisch eine Zentrierung der Zellen auf den Mikroelementen möglich ist. This measure has the advantage that the cells can be introduced to the micro-elements and held there, with a centering of the cells on the microelements is also practical.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner bevorzugt, wenn die Kanäle mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind. In this embodiment is also preferable if the channels are connectable to a vacuum source.

Dann kann in der bereits erwähnten Weise die Zelle mittels einer Unterdruck-Kraft an die Kontaktoberfläche herangeführt und dort festgehalten werden. Then, the cell can be introduced by means of a negative pressure at the contact surface and held there in the aforementioned manner.

Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Kanäle mit einer Pumpeinrichtung für die flüssige Umgebung verbunden. In the alternative embodiment, the channels having a pumping device for the fluid environment are connected. Die Pumpeinrichtung ist vorzugsweise als Elektroosmose-Einrichtung ausgebildet. The pump means is preferably formed as electroosmosis device.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der erforderliche hydro dynamische Fluß durch einfache Elektroosmose erzeugt werden kann. This measure has the advantage that the required hydrodynamic flow may be generated by a simple electro-osmosis. Bei der Elektroosmose kann bei gleichem Kanalquerschnitt ein im Vergleich zu normalen Unterdruckeinrichtungen erheblich größerer hydrodynamischer Fluß der Suspension erzeugt werden. In electro-osmosis may be generated with the same channel cross-section in comparison to a normal vacuum means considerably larger hydrodynamic flow of the suspension. Man kann daher auf diese Weise Zellen aus der weiteren Umgebung der Kontaktoberfläche mit hoher Wirksamkeit anziehen. You can attract in this way cells from the surrounding area of ​​the contact surface with high efficiency. Elektro osmotisches Pumpen wird umso vorteilhafter gegenüber pneuma tischen Pumpen, je kleiner der Kanalquerschnitt ist. Electro-osmotic pump is more advantageous compared with pneumatic pumps tables, the smaller the channel cross-section.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels umfaßt die Pumpeinrichtung als Elektroosmose-Einrichtung zwei Elektroden, die an entgegengesetzten Enden der Kanäle wirksam sind, wobei zwischen die Elektroden eine Spannung geschaltet ist. In a preferred development of this embodiment the pump means comprises, as electroosmosis device two electrodes which are effective at opposite ends of the channels, wherein a voltage between the electrodes is switched.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die gewünschte Elektroosmose-Ein richtung mit extrem einfachen Bauelementen realisiert wird. This measure has the advantage that the desired electroosmosis A device with extremely simple devices is realized.

Ferner ist bevorzugt, wenn die Mittel eine elektrostatische Kraft auf die Zellen ausüben. It is further preferred if the means exert an electrostatic force on the cells.

Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß mit einfachen tech nischen Mitteln die gewünschte Kraft auf die Zellen ausgeübt wird, um diese zu führen, zu vereinzeln oder anzuziehen. This measure also has the advantage that with simple tech African agents, the desired force is exerted on the cells in order to lead them to isolate or to attract.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die auch isoliert und in anderem Zusammenhang eingesetzt werden können, sind Mittel zum Führen und/oder Vereinzeln der Zellen vor dem mechanischen Anziehen an die Mikroelemente vorgesehen. In preferred embodiments of the invention, which can also be isolated and used in other contexts, means for guiding and / or separation of the cells are provided prior to the mechanical tightening of the microelements.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß einzelne Zellen gezielt an die Mikroelemente herangeführt werden können, so daß sich beim Kontaktieren der Zellen definierte Verhältnisse ergeben. This measure has the advantage that individual cells can be introduced specifically to the micro elements so that arise when contacting the cells defined conditions.

Bevorzugt umfassen die Mittel trichterartige Mikroküvetten im Substrat, wobei sich die Mikroelemente am Boden der Mikroküvetten befinden. Preferably, the means comprise funnel-like microcuvettes within the substrate, whereby the microelements are located at the bottom of the microcuvettes.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Zellen von den trichter artigen Mikroküvetten eingefangen und gezielt auf die vorzugs weise ringförmigen Elektroden aufgesetzt werden. This measure has the advantage that the cells are trapped by the funnel-shaped wells and placed specifically to the electrodes, annular preference. Dies geschieht unabhängig davon, ob die Zellen angezogen werden oder ob sie infolge der Schwerkraft passiv absinken. This happens regardless of whether the cells are grown or whether they sink passively by gravity. Die Zellen werden dadurch auch mechanisch auf den Mikroelektroden zentriert. The cells will also mechanically centered on the microelectrodes.

Bevorzugt ist, wenn Oberflächenbereiche zwischen den Mikro küvetten mit einem zellabweisenden Substrat beschichtet sind. It is preferred that the surface areas between the micro cuvettes are coated with a cell-repellent substrate.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein passives Absinken der Zellen infolge Schwerkraft auf die Zwischenräume zwischen den Küvetten verhindert werden kann, indem die Oberfläche im Bereich dieser Zwischenräume mit einem repulsiven, dh einem zellab weisenden Substrat beschichtet wird. This measure has the advantage that a decrease in the residual cells can be prevented as a result of gravity onto the spaces between the cells, by exposing the surface in the region of these gaps with a repulsive, that is coated zellab a facing substrate. Die Zellen senken sich dann bevorzugt in die Trichter, dh die Küvetten, ab und haften dann auf den Küvettenböden. The cells are lowered then preferably in the funnel, ie the cuvettes from and then stick to the Küvettenböden. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese zusätzlich mit einem attraktiven Substrat beschichtet sind. This is particularly true when these are additionally coated with an attractive substrate.

Erfindungsgemäß besteht das Substrat vorzugsweise mindestens aus einer Grundplatte und einer darüberliegenden Deckplatte. According to the invention, the substrate is preferably at least from a base plate and an overlying top plate.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Mittel zum mechanischen Anziehen der Zellen als Einzelelemente, bspw. als Kanalsystem, als Elektroden, Mikroküvetten usw. definiert auf der Grundplatte und/oder der Deckplatte vorgesehen werden können. This measure has the advantage that the means for mechanical tightening of the cells as single elements, eg. As a channel system, as electrodes, etc. microcuvettes defined on the base plate and / or the cover plate can be provided.

Bevorzugt bestehen die Grundplatte und/oder die Deckplatte aus Quarz, Glas, Silizium oder Kunststoff, insbesondere aus Poly styrol, PMMA oder Polyimid. Preferably, the base plate and / or the cover plate made of quartz, glass, silicon or plastic, particularly of poly styrene, PMMA or polyimide.

Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Grundplatte und/oder die Deckplatte aus einem für Licht durchlässigen Material bestehen, wobei die Wellenlänge des Lichtes in einem für Mikroskopie techniken zugänglichen Bereich des Spektrums liegt. It is also preferred that the base plate and / or the cover plate made of a light transmissive material, the wavelength of the light is in an accessible for microscopy techniques region of the spectrum.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine optische Beobachtung der Experimente über ein Mikroskop oder dgl. möglich ist. This measure has the advantage that an optical observation of the experiments on a microscope or the like. Is possible.

Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung mit aufeinander geschichteten Platten ist bevorzugt, wenn die mit den Mikro elementen versehene Grundplatte seitlich als Steckerleiste herausgeführt ist. In embodiments of the invention with stacked plates is preferred if the base plate with the micro elements provided laterally out as a power strip.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein einfacher elektrischer Zugriff auf die Mikroelemente von außen her möglich ist und daß die Anordnung insgesamt problemlos in übliche standardisierte elektrische Meßaufbauten integriert werden kann. This measure has the advantage that a simple electrical access to the microelements from the outside's been possible, and that the assembly can be easily integrated into conventional total standardized electrical measurement setups.

Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang ferner, wenn die Grundplatte mindestens aus einer unteren Signalverarbeitungs-Platte und einer darüberliegenden Elementen-Platte besteht. Particularly preferred in this connection it is also when the base plate comprises at least a lower signal processing board and an overlying plate elements.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die sehr schwachen von den Zellen abgeleiteten Meßsignale auf kurzem Wege bereits verar beitet werden können, so daß ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis erreicht werden kann. This measure has the advantage that the very weak cells derived from the measured signals over a short distance can be proces already processed, so that a high signal / noise ratio can be achieved.

Auch in diesem Falle ist es analog vorteilhaft, wenn die Signalverarbeitungs-Platte seitlich als Steckerleiste heraus geführt ist. Also in this case, it is analogous advantageous when the signal processing board is guided laterally out of a plug strip.

Eine gute Wirkung wird ferner dann erzielt, wenn die Mikro elektroden Ableitelektroden sowie Reizelektroden und/oder Referenzelektroden umfassen. A good effect is also achieved when the micro-electrode recording electrodes and stimulation electrodes and / or reference electrodes comprise.

Eine solche Mehrfachelektrodenanordnung hat den Vorteil, daß sehr unterschiedliche Experimente unter reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden können. Such a multi-electrode arrangement has the advantage that very different experiments can be performed under reproducible conditions.

Bevorzugt sind die mehreren Elektroden dabei konzentrisch zueinander angeordnet. Preferably, the plurality of electrodes are arranged concentrically to one another.

Sofern eine Referenzelektrode vorgesehen ist, wird diese vorzugsweise im Abstand oberhalb der am Boden der Mikroküvette angeordneten Ableitelektrode angeordnet. If a reference electrode is provided, this is preferably arranged at a distance above the bottom of the microcuvette arranged up electrode.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die mit der Umgebung in Kontakt befindliche Oberfläche der Mikroelektrode größer als die mit der Zelle in Kontakt befindliche Oberfläche. In a preferred embodiment of the inventive arrangement which located with the environment in contact surface of the microelectrode is greater than the cell surface in contact.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die sogenannte Helmholtz-Ka pazität vermindert wird. This measure has the advantage that the so-called Helmholtz Ka capacity is reduced. Für die Helmholtz-Kapazität ist nämlich die Oberfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt, dh der Umgebung, maßgeblich, nicht hingegen die Oberfläche, die mit der Zelle in Kontakt steht. Namely, the surface between the electrode and electrolyte for the Helmholtz capacity, ie the environment significantly, but not the surface that is in contact with the cell.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels ist die Mikroelektrode als Kammer in einem Substrat ausgebildet, wobei die Kammer über eine Öffnung in den das Substrat umgebenden Außenraum mündet. In a preferred development of this embodiment, the micro-electrode is formed as a chamber in a substrate, wherein the chamber opens via an aperture into the external space surrounding the substrate.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in Gestalt eines Kanals oder eines verschlossenen Hohlraums Elektroden großer Oberfläche versenkt werden können, indem die entsprechende Oberfläche des Kanals oder Hohlraums z. B. vergoldet wird. This measure has the advantage that in the form of a channel or a closed cavity electrodes large surface area can be sunk by the corresponding surface of the channel or cavity is plated z. B.. Der Abdichtwiderstand gegen die Referenzelektrode wird dabei durch die Abdichtung der zellseitigen Kanal- oder Hohlraumöffnung bestimmt, die kleingehalten werden kann. The sealing resistance against the reference electrode is determined by the sealing of the cell-side channel or cavity opening, which can be kept small. Durch diese Anordnung können kleinere Impedanzen und damit bessere Ableiteigenschaften realisiert werden. By this arrangement, smaller impedances and thus better Ableiteigenschaften can be realized. Statt eines Hohlraumes oder eines Kanals mit vergoldeter Oberfläche kann z. B. auch ein Schwamm aus einem Edelmetall, bspw. ein Platinschwamm, verwendet werden. Instead of a cavity or channel with gilded surface z. B. can also be a sponge made of a precious metal, eg., A platinum sponge can be used. Diese Anordnung ist auch außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung einsetzbar. This arrangement can also be used outside the scope of the present invention.

Bei Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum elektrischen Kontaktieren wird die Kraft, wie bereits erwähnt, vorzugsweise als Unterdruck-Kraft oder als hydrodynamische Kraft, letztere vorzugsweise mittels Elektroosmose, oder als elektro statische Kraft ausgeübt. In embodiments of the inventive method for electrically contacting the force, as already mentioned, preferably carried out as a negative pressure or a hydrodynamic force, the latter preferably by means of electroosmosis, or as electrostatic force.

Auf diese Weise kann eine Kontaktkraft zwischen Zellen und Mikroelektrode und/oder eine Kraft für eine gerichtete Bewegung der Zellen auf die Mikroelektroden zu ausgeübt werden. In this way, a contact force between cells and micro-electrode and / or a force for a directed movement of the cells may be to applied to the microelectrodes.

Bei bevorzugten Varianten des Verfahrens werden die Zellen über die Mikroelektroden stimuliert oder es werden über die Mikro elektroden Potentiale von den Zellen abgeleitet. In preferred variants of the method the cells are stimulated via the micro-electrodes or it can be derived on the microelectrodes potentials of said cells. Alternativ können über die als Mikrophotodioden ausgebildeten Mikroelemente die Lumineszenz der Zellen und/oder deren Lichtabsorption gemessen werden, wie weiter oben bereits erläutert. Alternatively, the luminescence of the cells and / or whose light absorption can be measured by the photodiodes formed as micro microelements, as already explained above.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Mikroelektrodenanordnung wird vorzugsweise in der Grundplatte ein Kanalsystem ausgebildet, in der Deckplatte werden Mikro küvetten ausgeformt und die Grundplatte wird mit der Deckplatte derart zusammengefügt, daß Öffnungen am Boden der Mikroküvetten in Kontaktoberflächen der Mikroelemente angeordnet sind und mit dem Kanalsystem kommunizieren. In the inventive method of manufacturing a microelectrode assembly, a channel system is preferably in the base plate formed in the cover plate micro be cuvettes formed and the base plate is joined with the cover plate such that openings are arranged at the bottom of the microdishes contacting surfaces of the micro-elements and with the channel system communicate.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß mit an sich bekannten und beherrschbaren Mikrostrukturtechniken die erforderlichen Elemente für die Mittel zum mechanischen Anziehen der Zellen in der Mikroelementenanordnung hergestellt werden können. These measures have the advantage that the necessary elements for the mechanical means for tightening the cells can be produced in the micro-element array with known and controllable microstructure techniques.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens sind folgende Schritte vorgesehen: In a preferred embodiment of this method the following steps are provided:

• a) Versehen von Grundplatte und/oder Deckplatte auf ihren einander zuweisenden Oberflächen mit einer Schicht von Molekülen mit reaktiver Endgruppe; a) providing at base and / or cover plate on their mutually facing surfaces with a layer of molecules with reactive end group;
• b) Zusammenfügen von Grundplatte und Deckplatte; b) assembly of base plate and cover plate; und and
• c) Aktivieren einer kovalenten Bindung der Schichten mittels eines äußeren Stimulus. c) Select a covalent bond of the layers by means of an external stimulus.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Montage von Grundplatte und Deckplatte aufeinander in präziser Weise möglich ist, wobei auf mechanische Verbindungselemente und dgl. verzichtet werden kann. This measure has the advantage that the mounting base plate and top plate in a precise manner to each other is possible, can be dispensed with mechanical fasteners and the like..

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn nach Schritt b) die Grund platte und die Deckplatte relativ zueinander justiert werden. It is particularly preferred if after step b) the base plate and the top plate can be adjusted relative to each other.

Diese Maßnahmen machen sich mit Vorteil zunutze, daß vor dem Aktivieren der kovalenten Bindung noch ein Verschieben von Grundplatte und Deckplatte relativ zueinander möglich ist. These measures do with advantage of the fact that prior to the activation of the covalent bond displacement of the base plate and cover plate is relatively still possible. Man kann daher die beiden Teile relativ zueinander in einem Maska ligner oder einer ähnlichen Apparatur ausrichten. One can therefore align the two parts relative to each other in a Maska Ligner or similar equipment.

Erst anschließend wird der äußere Stimulus ausgeübt, bevorzugt als Temperatur, Licht oder als elektrisches Feld. Only then is the external stimulus is applied, preferably as temperature, light or electric field.

Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Herstellver fahrens werden die Grundplatte und die Deckplatte durch anodi sches oder metallisches Bonden miteinander verbunden. In a further variant of the production pro inventive method, the base plate and the top plate are joined by Anodi cal or metallic bonding.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Other advantages will be apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the foregoing and the next proceeding are still to be explained not only in the specified combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the accompanying drawings and are explained in detail in the following Descripti. Es zeigen: In the drawings:

Fig. 1A und 1B eine äußerst schematisierte Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mikroelektrodenanordnung in zwei unterschiedlichen Betriebsphasen; FIGS. 1A and 1B, a highly schematic cross-sectional representation of an embodiment of a microelectrode arrangement according to the invention in two different operating phases;

Fig. 2 eine Darstellung, ähnlich Fig. 1A und 1B, jedoch für eine Mikroelektrodenanordnung nach dem Stand der Technik; Fig. 2 is a representation similar to Figures 1A and 1B, but for a micro-electrode assembly according to the prior art.

Fig. 3 eine weitere Darstellung, ähnlich Fig. 1A und 1B, jedoch für ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 3 is a further view similar to Figures 1A and 1B, but for another embodiment of the invention.

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mikroelektrodenanordnung; Fig. 4 is a plan view of a further embodiment of a microelectrode arrangement according to the invention;

Fig. 5 und 6 in vergrößertem Maßstab zwei Darstellungen von Schnitten durch Mikroküvetten, wie sie bei der Anordnung gemäß Fig. 5 verwendet werden können; FIGS. 5 and 6 in an enlarged scale representations of two sections through micro-cuvettes, as they can be used in the arrangement of FIG. 5; und and

Fig. 7 in einer Querschnittsdarstellung eine weitere Aus führungsform einer erfindungsgemaßen Mikroelektrode. FIG. 7 is a cross-sectional view of a further implementa- form of an inventive microelectrode.

In Fig. 1 bezeichnet 10 als Ganzes eine Mikroelementenanordnung. In Fig. 1, 10 designates as a whole a micro-element array. Die Anordnung besteht im wesentlichen aus einem zweischichtigen Substrat mit einer Grundplatte 15 und einer Deckplatte 16 . The arrangement consists essentially of a two-layered substrate having a base plate 15 and a cover plate sixteenth Wie bereits erwähnt wurde, sind die nachfolgend geschilderten Mikroelektroden nur als Beispiele für Mikroelemente unterschied licher Art zu verstehen. As already mentioned, the below-mentioned micro-electrodes are only as examples of microelements distinguished Licher kinds. Die Erfindung ist also nicht auf den Anwendungsbereich der Mikroelektroden beschränkt. Thus, the invention is not limited to the scope of the microelectrodes.

In der Deckplatte 16 sind trichterartige Mikroküvetten 20 angebracht. In the cover plate 16 funnel-shaped microcells 20 are attached. Die Mikroküvetten 20 laufen an ihrer Unterseite in Ringelektroden 21 aus. The wells 20 run on its underside from in ring electrodes 21. Die Ringelektroden 21 münden mit ihrer zentralen Öffnung in einen gemeinsamen Kanal 23 oder können einzeln nach außen geführt werden. The ring electrode 21 lead with its central opening into a common channel 23 or can be performed individually to the outside.

Der Kanal 23 wird vorzugsweise mit mikrotechnischen Verfahren so geformt, daß ein Graben in die Grundplatte geätzt wird. The channel 23 is preferably formed with micro-engineering processes so that a trench is etched into the base plate. Der Kanal 23 bildet sich dann durch Auflegen der Deckplatte. Channel 23 is then formed by placing the cover plate.

Die Oberseite der Ringelektroden 21 dienen als Kontakt-Ober flächen 24 . The top of the ring electrode 21 serve as contact surfaces upper 24th Die Ringelektroden 21 können z. B. mittels Leiter bahnen 25 in der Trennebene zwischen Grundplatte 15 und Deck platte 16 anschließbar sein, aber auch andere Leiterführungen sind möglich, wie mit 25 a angedeutet. The ring electrode 21 may be, for. Example by means of conductor tracks 25 in the plane of separation between the base plate 15 and top plate 16 to be connected, but other wire guides are possible, as indicated at 25 a.

Oberhalb der Anordnung 10 befindet sich eine mit 30 angedeutet flüssige biologische Umgebung oder Suspension oder Pufferlösung, in der sich biologische Zellen 31 befinden. Above the assembly 10 is indicated with a 30 liquid biological environment or suspension or buffer solution in which biological cells are 31. Auch hier ist der Fall einer biologischen Umgebung als Elektrolyt nur beispielhaft zu verstehen. The particular case of a biological environment as an electrolyte is only meant to be exemplary. Möglich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung einer Suspension mit künstlichen Vesikeln aus Lipiden, wobei in die Vesikelhülle Poren als Modellsystem für biologische Zellen eingebaut sind. Is possible in the context of the present invention also provides the use of a suspension with artificial vesicles composed of lipids, with incorporated as a model system for biological cells in the vesicle pores. Die Suspension stellt dann keine flüssige biologische sondern vielmehr eine flüssige artifizielle Umgebung dar. The suspension then is not a liquid biological but rather a liquid artificial environment.

Wie aus Fig. 1A erkennbar, befinden sich die Zellen 31 ungeordnet in der Umgebung 30 . As can be seen from Fig. 1A, the cells 31 are randomly around the 30th

Wenn nun, wie mit einem Pfeil 33 angedeutet, ein Unterdruck an den gemeinsamen Kanal 23 angelegt wird, werden Zellen 31 in Richtung auf die Ringelektroden 21 zu angesaugt. If, as indicated by an arrow 33, a negative pressure on the common channel 23 is applied, cells are sucked in the direction 31 to the ring electrodes 21 to.

Aus Fig. 1B ist erkennbar, daß eine Zelle 31 infolge des wirksamen Unterdrucks auf der Ringelektrode 21 aufsitzt und dort festgehalten wird, wie mit einem Pfeil 34 angedeutet. From Fig. 1B can be seen that a cell 31 due to the negative pressure effective rests on the ring electrode 21 and is held there, as indicated with an arrow 34.

Die Mikroküvetten 20 bewirken dabei, daß die Zellen 31 auf den Ringelektroden 21 bzw. The wells 20 thereby causing the cells 31 to the ring electrodes 21 and den Kontakt-Oberflächen 24 zentriert werden. the contact surfaces 24 are centered. Auf diese Weise ist die Kontaktfläche zwischen den Zellen und den Mikroelektroden besonders groß. In this way the contact surface between the cells and the microelectrodes is particularly large.

Im Gegensatz dazu ist in Fig. 2 eine herkömmliche Anordnung dargestellt. In contrast, a conventional arrangement is illustrated in Fig. 2. Auf einem Substrat 40 sitzen vereinzelte Elektroden 41 . On a substrate 40 sitting isolated electrodes 41st Mehr oder weniger zufällig setzen sich nun Zellen 42 auf den Elektroden 41 ab. More or less by chance are now transferred cells 42 on the electrodes 41 from. Eine Zelle 42 a in Fig. 2 sitzt bspw. nur auf dem Substrat 40 und hat keinerlei Kontakt mit einer Elektrode 41 . A cell 42 a in Fig. 2, for example sitting. Only on the substrate 40 and has no contact with an electrode 41st Zellen 42 b und 42 c sitzen bspw. unter teilweiser Überlappung auf Elektroden 41 , wobei das Überlappungsverhältnis ebenfalls zufällig ist. Cells 42 b and 42 c, for example sitting. With partial overlap on the electrodes 41, wherein the overlap ratio is also random.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In Fig. 3, a further embodiment of the invention is shown.

Eine Mikroelektrodenanordnung 50 umfaßt wiederum eine Grundplatte 51 und eine Deckplatte 52 . A microelectrode assembly 50 in turn comprises a base plate 51 and a cover plate 52nd In der Deckplatte 52 sind wiederum Mikroküvetten 60 ausgeformt, an deren Boden sich Ringelektroden 61 mit Kontaktoberflächen 64 befinden. In the cover plate 52 in turn microcells 60 are formed on the bottom ring electrodes 61 are with contact surfaces 64.

Die Grundplatte 51 umfaßt ein Kanalsystem mit Stichkanälen 62 , die zentral in den Ringelektroden 61 ausmünden. The base plate 51 includes a channel system with 62 branch ducts, which open in the center of the ring electrode 61. Die Stichkanäle 62 sind wiederum an einen gemeinsamen Kanal 63 angeschlossen. The branch ducts 62 are in turn connected to a common channel 63. Der gemeinsame Kanal 63 kann auch hier (vgl. Fig. 1) als Graben ohne Stichkanäle ausgebildet sein. The common channel 63 can also here (see. FIG. 1) may be formed as a trench without branch ducts.

Insoweit entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 dem gemäß Fig. 1A und 1B. To this extent, the embodiment of FIG. 3 that in FIG. 1A and 1B.

In Abweichung dazu ist der gemeinsame Kanal 63 an ein Reservoir 65 angeschlossen. Notwithstanding this, the common channel 63 is connected to a reservoir 65. Oberhalb der Deckplatte 52 befindet sich eine erste Elektrode 66 . Above the cover plate 52 is a first electrode 66th Im Reservoir 65 befindet sich eine zweite Elektrode 67 . In the reservoir 65 is a second electrode 67th Zwischen die Elektroden 66 , 67 ist eine Spannung geschaltet, die mit "+" und "-" angedeutet ist. Between the electrodes 66, 67 a voltage is connected, with the "+" and - is indicated "".

Wenn die Spannung zwischen die Elektroden 66 und 67 gelegt wird, entsteht ein elektrisches Feld E tangential zu den Wänden des Kanals 63 , wie mit "E" in Fig. 3 eingezeichnet. When the voltage between the electrodes 66 and 67 is applied, an electric field E generated is tangential to the walls of the channel 63, as shown by "E" in Fig. 3. Dies wiederum führt in dem Elektrolyt-gefüllten Kanal 63 zu einem Elektrolyt transport und damit zu einer hydrodynamischen Strömung. This in turn results in the electrolyte-filled channel 63 to transport an electrolyte, and thus to a hydrodynamic flow. Die oberhalb der Deckplatte 52 befindliche Suspension, die in Fig. 3 mit 70 angedeutet ist, strömt dann auf die Mikroküvetten 60 zu. The cover plate 52 located above the suspension, which is indicated in Fig. 3 at 70, then flows to the micro-cuvettes 60. Auf diese Weise wird auf Zellen 71 in der Suspension 70 eine Kraft ausgeübt, wie mit einem Pfeil 72 angedeutet. In this way is applied to cells 71 in the suspension 70, a force, as indicated with an arrow 72.

Die Zellen 71 setzen sich dann zentriert auf den Ringelektroden 61 ab, wie dies bereits in Fig. 1B für das dort beschriebene Ausführungsbeispiel dargestellt wurde. The cells then 71 sit centered on the ring electrode 61 from, as already shown in Fig. 1B for the embodiment described therein.

Fig. 4 zeigt in der Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mikroelektrodenanordnung 80 . Fig. 4 shows in plan view a further embodiment of a microelectrode arrangement 80th Diese besteht aus einer Plattenanordnung 81 , aus der seitlich eine Steckerleiste 82 mit Kontaktzungen 83 vorsteht. This consists of a plate assembly 81 from the side of a power strip with 82 reeds 83 projects.

In der Plattenanordnung 81 sind von oben Küvetten eingelassen, bspw. 8 × 12 = 96 Küvetten, wobei diese Anzahl auch wesentlich größer oder kleiner sein kann. In the plate assembly 81 cuvettes are inserted from above can, for example, 8 × 12 = 96 cells, this number may be much larger or smaller.

In einer der Küvetten 84 sind eine Ableitelektrode 85 , eine Reizelektrode 86 sowie eine Referenzelektrode 87 angedeutet. In one of the cells 84 a reference electrode 85, a stimulating electrode 86 and a reference electrode 87 are indicated. Die Elektroden 85 , 86 , 87 sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet. The electrodes 85, 86, 87 are preferably arranged concentrically to one another.

Die Plattenanordnung 80 ist im Aufbau mehrschichtig, wie bereits weiter oben erläutert wurde. The plate assembly 80 is multi-layered in construction, as already explained above. Die Fig. 5 und 6 zeigen im Schnitt zwei Varianten des Schichtenaufbaus. FIGS. 5 and 6 show in section two variations of the layer structure.

Bei der Variante gemäß Fig. 5 sind eine Grundplatte 90 sowie eine Deckplatte 91 vorgesehen. In the variant of FIG. 5 a base plate 90 and a cover plate 91 are provided. In der Grundplatte 90 befinden sich mindestens die Ableitelektroden 85 , während in der Küvette 84 a eine Referenzelektrode 87 a im Abstand oberhalb der Ableit elektrode 85 a angeordnet ist. In the base plate 90 there are at least the lead electrodes 85, while in the cuvette 84 a, a reference electrode 87 a distance above the LEAD electrode 85 a is arranged.

Die Ableitelektroden 85 a sind mit einer Leitung 93 verbunden, die Referenzelektroden 87 a mit einer Leitung 92 . The lead electrodes 85 a are connected to a line 93, the reference electrodes 87 a to a line 92nd Es versteht sich, daß die Leitungsführung hier und auch bei den anderen Figuren nur äußerst schematisch zu verstehen ist. It is understood that the wiring is to be understood only very schematically here and in the other figures. Die Leitungen können als Einfachleitungen, Mehrfachleitungen oder als im Multiplexbetrieb verwendete Leitungen ausgebildet sein. The conduits may be formed as single lines, multiple lines, or lines as used in multiplex mode.

In Fig. 5 ist ferner mit einem Pfeil ein elektrisches Feld E angedeutet, das ebenfalls verwendet werden kann, um eine elektrostatische Kraft auf Zellen auszuüben, die sich dann an den schrägen Flächen der Küvette 84 a nach unten führen lassen und schließlich auf die Ableitelektroden 85 a sinken. In Fig. 5 is further provided with an arrow, an electric field E indicated, which can also be used to apply an electrostatic force to cells which then on the inclined surfaces of the cuvette 84 a downwardly to be guided and, finally, to the lead electrodes 85 a decline. Im allge meinen wird aber die Wirkung der Schwerkraft ausreichen. In general my but the effect of gravity is sufficient.

Bei der Variante gemäß Fig. 6 wird eine mindestens dreischichtige Anordnung verwendet. In the variant of FIG. 6 a minimum three-layer assembly is used. Auf einer Signalverarbeitungs-Platte 95 befindet sich eine Elektroden-Platte 96 . On a signal processing board 95, an electrode plate is 96th Oberhalb dieser ist - ggf. über eine Dichtung 98 - eine Deckplatte 97 angeordnet. Above this is - possibly via a seal 98 - a cover plate 97 disposed.

In der Signalverarbeitungs-Platte 95 befinden sich Verstärker 100 , ggf. inklusive Impedanz-Wandlern, Filtern, Signal analysatoren oder Anpassung-Bauelementen, wobei die Verstärker 100 über Leitungen 101 mit der Umgebung verbunden sind. In the signal processing board 95 are amplifier 100, possibly analyzers including impedance converters, filters, signal or adjustment devices, wherein the amplifier 100 via lines 101 are connected with the environment.

In der Elektroden-Platte 96 befinden sich mindestens Ableit elektroden 85 b, 85 b', die - wie dargestellt - flach oder stabförmig oder dgl. ausgebildet sein können. In the electrode plate 96 there are at least LEAD electrodes 85 b, 85 b ', which - as shown - can be flat or rod-shaped or the like..

In der Deckplatte 97 befinden sich schließlich die bereits mehrfach erwähnten Küvetten 84 b. The cover plate 97 is finally located the already mentioned several times cuvettes 84 b. Selbstverständlich können auch hier Referenzelektroden an verschiedenen Orten vorgesehen sein. Of course, can be provided at various locations, here too the reference electrode.

Bei den Ausführungsbeispielen besteht die Elektrodenanordnung 10 bzw. 50 bzw. 80 , wie erwähnt, jeweils aus einer Grundplatte 15 ; 51 ; 90 ; 95 , 96 sowie einer Deckplatte 16 ; 52 ; 91 ; 97 . In the embodiments, there is the electrode assembly 10 or 50 and 80, respectively, as mentioned above, each consist of a base plate 15; 51; 90; 95, 96, and a cover plate 16; 52; 91; 97th

Die Platten können mit geeigneten Strukturen (Leiterbahnen, Elektroden usw.) versehen und danach zusammengebondet werden. The plates can be provided with suitable structures (conductors, electrodes, etc.) and then bonded together. Dies kann entweder durch konventionelles metallisches Bonden unter Ausnutzung der Leiterbahnen (vgl. 25 in Fig. 1A) oder mit Hilfe von dünnen organischen Schichten geschehen. This can be done by conventional metallic bonding taking advantage of the conductive paths (see FIG. 25 in Fig. 1A) or with the aid of thin organic layers either.

Im letztgenannten Fall werden z. B. photochemisch oder thermisch aktivierbare Gruppen verwendet (Beispiele in: US-Z "Int. J. Peptide Protein Res.", Vol. 47, S. 419-426, 1996), die eine lichtinduzierte Kopplung beider Platten ermöglichen. . In the latter case, for example, be photo-chemically or thermally activatable groups are used (see examples in: ".. Int J. Peptide Protein Res" US-Z, Vol 47, pp 419-426., 1996) that a light-induced coupling of the two plates allow. Zum Herstellen der Anordnungen 10 ; 50 werden die Platten auf ihren einander zuweisenden Oberflächen mit jeweils einer ultradünnen Schicht, die kovalent an die jeweilige Oberfläche gekoppelt ist, von bspw. 10 nm Dicke aus Molekülen mit reaktiven Endgruppen versehen. For the manufacture of the assemblies 10, 50, the plates are provided on their mutually facing surfaces, each with an ultrathin layer which is covalently coupled to the respective surface of eg 10 nm thickness made ​​up of molecules having reactive end groups.. Diese Schichten gestatten eine kovalente Verbindung zwischen Grundplatte und Deckplatte durch einen äußeren Stimulus, z. B. Temperatur, Licht oder ein elektrisches Feld. These layers allow a covalent bond between the base plate and cover plate by an external stimulus such. As temperature, light or an electric field. Vor dem Ausüben des Stimulus können die Platten noch relativ zueinander verschoben und damit ausgerichtet werden, z. B. in einem Maska ligner, wie er auch in der Photolithographie verwendet wird. Prior to applying the stimulus for the plates. B. can be moved relatively to each other and aligned therewith, in a Maska Ligner, as used in photolithography. Es sind aber auch andere Verfahren denkbar. But there are also other methods are conceivable.

Die Platten können aus einem Polymer mit Hilfe einer Stempel technik geformt sein. The plates may be formed of a polymer by means of a stamping technique. Sie können auch durch übliche Mikro strukturtechniken hergestellt werden. They may be prepared by conventional structural techniques and micro.

Die am Boden der Mikroküvetten 20 bzw. 60 vorgesehenen Ring elektroden 21 bzw. 61 bestehen bevorzugt aus TiN, Iridium, Iridiumoxid, Platin, Platinmohr oder Gold. At the bottom of the microcells 20 and 60 using the ring electrodes 21 and 61 are preferably made ​​of TiN, iridium, iridium, platinum, platinum black or gold. Sie können mit einer dünnen Schicht chemisch funktionalisiert sein, so daß vorzugs weise eine spezifische Wechselwirkung mit den anzuhaftenden Zellen induziert wird. They may be chemically functionalized with a thin layer so that preference as a specific interaction with the adherend cells is induced.

Besonders bevorzugt ist, wenn die Mikroelektroden als ionensen sitive Elektroden ausgeführt sind. It is particularly preferred if the micro-electrodes are designed as ionensen tive electrodes.

Wenn die Elektroden mit einer speziellen Oberflächenbeschichtung versehen werden, führt dies in spezifischer Weise zu einer elektrisch abdichtenden Wechselwirkung mit der Zellmembran. When the electrodes are provided with a special surface coating, this results in a specific manner to an electrically sealing interaction with the cell membrane. Hier sind bspw., aber nicht beschränkt auf solche, lipidähnliche Moleküle, Zelladhäsionsproteine oder -peptide, Glycoproteine oder -peptide und hydrophobe Beschichtungen zu nennen. Here are example., But not limited to mention those lipid-like molecules, cell adhesion proteins or peptides, glycoproteins or peptides and hydrophobic coatings.

In Fig. 7 ist schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mikroelektrodenanordnung 103 dargestellt. In Fig. 7, finally, is yet another embodiment of a micro-electrode array 103 according to the invention shown. In einem Substrat 104 befindet sich eine Kammer 105 von z. B. kegelstumpfförmiger Gestalt. In a substrate 104, a chamber 105 is frustoconical of z. B. shape. Die Kammer 105 ist an ihren Wänden mit einer leitenden Beschichtung 106 versehen, insbesondere vergoldet. The chamber 105 is provided on its walls with a conductive coating 106, especially gold. Die Kammer 105 kann, wie dargestellt, nach unten abgeschlossen und mit einem Anschluß versehen sein. The chamber 105, as shown, to be closed at the bottom and provided with a connection. Sie kann aber alternativ auch an die Stelle eines der Kanäle treten, wie sie weiter oben geschildert wurden (bspw. Kanal 62 in Fig. 3). However, it can alternatively also occur in place of one of the channels, such as those described above (eg. Channel 62 in Fig. 3).

Eine Zelle 107 liegt oben auf der Öffnung 108 der Kammer 105 auf. A cell 107 is located on top of the opening 108 of the chamber 105. Da die Kammer 105 vor dem Aufliegen der Zelle 107 nach oben offen war, ist die bei der Anordnung 103 verwendete Umgebung 109 , dh der jeweils verwendete Elektrolyt, in die Kammer 105 eingedrungen. Since the chamber 105 prior to contact of the cell 107 upwards was open, the environment used in the assembly 103 is 109, ie, the electrolyte used in each case, entered the chamber 105.

Dies hat zur Folge, daß die Zelle 107 auf der Anordnung 103 nur über eine Kontaktfläche aufliegt, die der ringförmigen Oberfläche der Beschichtung 106 im Bereich der Öffnung 108 entspricht. This has the consequence that the cell 107 on the assembly 103 only rests on a contact surface 106 corresponds to the annular surface of the coating in the region of the opening 108. Die Elektrodenanordnung 103 steht demgegenüber mit dem Elektrolyten 109 über die gesamte Oberfläche der Beschichtung 106 in Verbindung, so daß diese Oberfläche wesentlich größer ist. The electrode assembly 103 is in contrast with the electrolyte 109 through the entire surface of the coating 106 in combination, so that this surface is much greater.

Es versteht sich dabei, daß die Anordnung gemäß Fig. 7 ebenfalls nur beispielhaft zu verstehen ist. It should be understood that the arrangement of FIG. 7 is also only an example to understand. Statt der dort dargestellten Anordnung kann ebenso gut ein Schwamm aus einem Edelmetall verwendet werden, bspw. ein Platinschwamm. Instead of the arrangement shown there may as well be used a sponge made of a precious metal, eg., A platinum sponge.

In einer Platte wurden 96 Mikroküvetten mit schrägen Wänden angebracht. In a plate 96 microcells were attached with sloping walls. Im Boden der Mikroküvetten wurden Elektroden eingegossen. In the bottom of the microdishes electrodes were poured. Die Elektroden bestanden aus Golddraht, aufgerauht durch Ätzen, mit 20 µm Durchmesser und 10 µm Überstand. The electrodes were made of gold wire, roughened by etching with 20 microns in diameter and 10 microns supernatant. Der Überstand auf der Unterseite betrug 200 µm. The supernatant on the bottom was 200 microns. Eine Signalverar beitungs-Platte unterhalb der mit den Küvetten versehenen Deckplatte war mit SMD-Impedanzwandlern sowie Verstärkern versehen. A Signalverar beitungs plate below the top plate provided with the cuvettes was provided with SMD-impedance transducers and amplifiers. Referenzelektroden mit einer Impedanz von 1 kΩ waren alle auf einen Punkt kontaktiert. Reference electrodes having an impedance of 1 K.OMEGA were all contacted to one point. Es wurden Nervenzellen aus embryonalem Hühnchen-Gehirn enzymatisch dissoziiert und in die Küvetten pipettiert. There were enzymatically dissociated neurons from embryonic chicken brain and pipetted into the cuvette. Die Zellen sanken auf die Elektroden ab und bildeten dort Aggregate mit vernetzten Zellstrukturen. The cells fell onto the electrode and formed aggregates with interconnected cell structures. Die Signalamplitude lag bei 200 µV. The signal amplitude was 200 microvolts.

Eine Deckplatte wurde mit 192 Mikroküvetten mit konischen Wänden versehen. A cover plate is provided with 192 micro-cuvettes with conical walls. Die Bodenöffnung betrug 100 µm im Durchmesser. The bottom opening was 100 microns in diameter. Die Wände der Küvetten waren silikonisiert. The walls of the vials were siliconized. Am Boden der Küvetten befanden sich Elektrodenplatten mit Flächenelektroden von 1 mm Durchmesser. At the bottom of the cuvettes are electrode plates with surface electrodes were 1 mm in diameter. Diese waren auf einer Keramikplatte dickschicht technisch hergestellt. These were produced on a ceramic plate thick film technology. Die Oberfläche der Elektroden war galvanisch platiniert. The surface of the electrode was electroplated platinum. Durch Verbindung der Deckplatte mit der Elektroden-Platte wurden die effektiven Elektrodenflächen auf 100 µm reduziert, dh von 10 kQ auf 1 MΩ. By connecting the top plate to the electrode plate, the effective electrode area was reduced to 100 microns, ie, of 10 kQ to 1 M. Nach dem Einbringen von Hühnchenzellen, der Bildung von Aggregaten und dem Absinken der Zellen auf die Elektroden (vollständige Bedeckung) wurde ein ausreichendes Signal/Rausch-Verhältnis bis zu einer Signal spannung von 4 mV erzielt. After the introduction of chicken cells, the formation of aggregates and the lowering of the cells on the electrodes (full coverage) a sufficient signal / noise ratio to a signal voltage was reached of 4 mV.

In einer Deckplatte wurden 200 Mikroküvetten mit Öffnungen am Boden von jeweils 50 µm Durchmesser ausgebildet. In a cover plate 200 microcells were formed with openings at the bottom of each 50 microns in diameter. Eine Elektroden-Platte wurde mit Leiterbahnen von 10 µm Breite im Abstand von 50 µm versehen. An electrode plate was provided with conductive traces 10 microns wide at a distance of 50 microns. Die Leiterbahnen waren nicht isoliert. The interconnects were not isolated. Sie wurden hergestellt, indem Gold galvanisch aus einer Goldchlorid-Lösung bis zu einer Elektrodenimpedanz von 100 kΩ abgeschieden wurde. They were prepared by Gold was electrodeposited from a gold chloride solution up to an electrode impedance of 100 kOhm. Die Orientierung der Leiterbahnen verlief senkrecht zu den Achsen der Mikroküvetten. The orientation of the conductor tracks was perpendicular to the axes of the microdishes. Die Deckplatte wurde auf die Elektroden-Platte geklemmt. The top plate was clamped to the electrode plate. Eine Zwischengummierung war zum Abdichten vorgesehen. A Zwischengummierung was provided for sealing. Es entstanden 3 bis 4 Elektroden von 10 × 50 µm, die die Ableitsicherheit erhöhten. It created 3 to 4 electrodes of 10 × 50 microns, which increased the Ableitsicherheit. Die Messungen wurden jeweils differen ziell gegen eine für jede Kammer von oben eingeführte Referenz elektrode durchgeführt. The measurements were taken respectively differen essential to an inserted from above for each chamber reference electrode performed. Es wurden Neuroblastoma-Zellen aus Anzuchtkulturen passagiert. It neuroblastoma cells were passaged from growing cultures. Zusätzlich wurde ein elektrisches Feld angelegt, um eine Wanderungsbewegung der Zellen auf die Elektroden zu zu bewirken. In addition, an electric field was applied to cause a migration of the cells to the electrode.

Die Mikroküvetten waren mit einem Loch von 0,5 mm Durchmesser versehen. The wells were provided with a hole of 0.5 mm diameter. Die schrägen Wände der Mikroküvetten waren silikoni siert. The sloping walls of the micro-cuvettes were silikoni Siert. Zwischen den Platten wurde eine Gummierung zur Abdichtung eingesetzt. Between the plates a rubber coating has been used for sealing. Eine Elektroden-Platte wurde zur Ausbildung von Flächenelektroden mit 2 mm Durchmesser galvanisch mit Goldmohr überzogen (10 kΩ). An electrode plate was galvanically coated to the formation of surface electrodes with 2 mm diameter gold Mohr (10 ohms).

Insgesamt erscheinen Anordnungen mit 2 bis zu mehreren 1000 Mikroküvetten möglich. Overall arrangements appear to be possible with 2 up to several 1000 microcells. Die Mikroküvetten haben dabei ein Volumen zwischen 1 µl und 100 ml. Die Elektrodenfläche kann einen Durchmesser zwischen 1 µm und 1 mm haben. The wells have here a volume of between 1 .mu.l and 100 ml. The electrode surface may have a diameter between 1 micron and 1 mm.

Insgesamt wird durch die Erfindung ermöglicht, einzelne Zellen oder Zellaggregate aktiv an bestimmte Zellen eines Multiableit elektrodenarrays und/oder eines Multiküvettenarrays zu positio nieren. Overall individual cells or cell aggregates is made possible by the invention active on certain cells of a kidney Multiableit electrode arrays and / or a Multiküvettenarrays to positio. Potentielle Anwendungen der Erfindung liegen im Bereich der Pharmakologie, des Pharmascreenings, der Neurobiologie und der Biosensorik. Potential applications of the invention are in the fields of pharmacology, the pharmaceutical screenings, neurobiology and biosensing.