Számos orvosbiológiai kutatás célja sejtpopulációk mesterséges kémiai környezetben tapasztalható viselkedésének vizsgálata, illetve sejtek adott hatóanyagra adott válaszának pontos követése. A mikrofluidikai rendszerek kifejezetten alkalmasak lehetnek a celluláris mikrokörnyezet valósághű reprodukálására, valamint a korlátozott, de reprezentatív méretű sejtpopulációk manipulálására, vizsgálatára. Ennek megfelelően a sejtpopulációk in-vitro vizsgálatára alkalmas mikrorendszerek (Organ-on-Chip) fejlesztése és kutatása aktuális és jelentős téma, kiemelve a gyógyszerhatóanyag vizsgálatokat és a személyre szabott medicínát.

A kutatás célja egy olyan in-vitro sejtvizsgáló mikrofluidikai cella fejlesztése, mely alkalmas sejtpopulációk, vagy akár célzottan egyetlen sejt mikrokonténerben történő csapdázására, illetve a mikrofluidikai csatlakoztathatóságnak köszönhetően tápfolyadék, illetve kémiai hatóanyagok célzott bejuttatására. Megfelelő mikrofluidikai architektúra alkalmazásával a cella képes lehet kémiai koncentráció gradiens létrehozására, valamint a sejtek kémiai attraktorokra adott alapvető viselkedési válaszainak vizsgálatára. Az egyedi cellákba későbbiekben integrálható a sejtpopuláció viselkedésének in-situ követésére alkalmas detektálási megoldással, amelynek egyik lehetséges módszere az ECIS (Electric Cell-substrate Impedance Sensing).

A hallgató feladata, hogy tervezzen és valósítson meg egy mikrofluidikai csatornahálózattal integrált cellamátrixot, amely alkalmas lehet sejtpopulációk vagy egyedi sejtek csapdázására. Ellenőrizze a mikrofluidikai rendszer viselkedését, alkalmazhatóságát tápfolyadék és kémiai hatóanyag bejuttatására. Vizsgálja meg a cellamátrixban kialakuló hidrodinamikai viszonyokat, illetve a laterális koncentráció-eloszlást. A cella továbbfejlesztéseként későbbiekben vizsgálja meg a megfelelő elektródahálózat és a mikrofluidikai rendszer integrálásának lehetőségeit, ECIS vizsgálatok kivitelezhetőségét szem előtt tartva.

A diplomamunka keretein belül a hallgatónak meg kell ismerkednie a mikrofluidikai rendszerek kialakításának mikromechanikai (lágy litográfiás) módszereivel, a mikroszerkezetek, illetve későbbiekben sejtek optikai és elektrokémiai vizsgálatának módszereivel. A szakirodalom és a kísérleti eredmények alapján tegyen javaslatot a rendszer lehetséges továbbfejlesztésére.