Miniaturisierte Wundsensoren basierend auf der Detektion von extrazellulärem Chromatin
Sensoren zur Überwachung von Wundinfektionen sind wichtig, um das Pflegemanagement insbesondere bei chronischen Wunden zu verbessern. Als Nachweisparameter wurde die Bildung von extrazellulärem Chromatin gewählt, das aufgrund seiner gebundenen negativen Ladungen charakteristische dielektrische Eigenschaften in ionischen Lösungsmitteln besitzt. Experimente mit planaren Elektroden führten zu einer hohen Impedanzerhöhung von fast 450%. Die Analyse der relativen Permittivität ergab eine Grenzfrequenz bei 5 kHz. Es wird erstmals gezeigt, dass die sich ändernden Eigenschaften des elektrischen Mediums während der Bildung von Neutrophilen Extrazellulären Fallen (NET) für die auftretende Ausbreitung relevant sind. Um die Anforderungen an Miniaturisierung und Biokompatibilität zu erfüllen, wird ein textiler Sensoraufbau vorgeschlagen. Mit diesen experimentellen Ergebnissen ist es möglich, einen faserbasierten Sensor basierend auf einem Impedanzdetektionsprinzip zu entwickeln.
512 channel system for in-depth insights into complex cell electrophysiology
Infection Monitoring in Wounds
Wound infection monitoring is a challenging task. It is only solvable by designing an integrable and cost-efficient sensor which measures a relevant set of parameters. One viable parameter is the formation of neutrophil extracellular traps (NETs). Their task is trapping pathogens in the wound. A wound infection results in massive release of them which can be detected with impedimetric methods. Our investigations focused on the characterization of the biological process with an in vitro model. The model environment is a cell culture with neutrophil granulocytes cultured on interdigitated electrodes which represent the sensor surface. Detected impedance changes caused by NET-formation were in the range of 35% and even higher. This implies that impedance measurements are suitable for NET detection. We derived a measurement and evaluated it by differing conditions like changing stimulation agent and varying the cell number. For both conditions the results of impedance and phase angle deviation can be confirmed. In combination with other parameters a sensor can be designed for specific detection of wound infections. These aspects are integrated in our sensor concept.