Abdullaeva, Oliya S. (2019) Activation of voltage-gated ion channels in neuroblastoma cells by an organic artificial photoreceptor. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Organic semiconductors are emerging as promising alternatives to silicon-based neuroprosthetics, especially in the field of retinal implants. The goal of this thesis is to investigate the photostimulation mechanism by focusing on an organic squaraine artificial photoreceptor interfaced with single model neuroblastoma cells in a physiological electrolyte solution. The results achieved in the present study underline two independent photoinduced stimulation mechanisms for the organic bioelectronic interface. The most significant outcome is the observation of a capacitive coupling that facilitates a fast transient current response by the photoreceptor which in turn leads to a transient depolarization of the membrane potential. The magnitude of this capacitively mediated photostimulation is sufficient to directly activate fast responding sodium channels. However, high light intensities and long illumination times cause an additional non-capacitive activation of potassium channels.

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Aktivierung von spannungsgesteuerten Ionenkanälen in Neuroblastom-Zellen durch einen organischen künstlichen Photorezeptor

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Organische Halbleiter gelten als vielversprechende Alternativen zu Neuroprothesen, die auf Silizium basieren, insbesondere auf dem Gebiet der Retina-Implantate. Das Ziel der vorliegenden Doktorarbeit ist es den Mechanismus der Photostimulation anhand von organischen künstlichen Squarain-Photorezeptoren zu untersuchen. Hierfür wird der Photorezeptor mit einer Neuroblastom-Zelllinie in einer physiologischen Elektrolytlösung kombiniert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen zwei unabhängige photoinduzierte Mechanismen. Das bedeutendste Ergebnis ist die kapazitive Kopplung. Diese führt zu transienten ionischen Verschiebungsströmen im Elektrolyten und zu einer transienten Depolarization des Membranpotentials, die ausreicht, um direkt Natriumkanäle zu aktivieren. Allerdings führen hohe Lichtintensitäten und lange Beleuchtungszeiten auch zusätzlich zur Aktivierung von Kaliumkanälen, verursacht durch einen zweiten Mechanismus unabhängig von der kapazitiven Kopplung.

Item Type: Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords: Squaraine, Ionenkanal, Organischer Halbleiter
Subjects: Science and mathematics > Physics
Divisions: Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited: 15 May 2019 09:34
Last Modified: 15 May 2019 09:34
URI: https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/4052
URN: urn:nbn:de:gbv:715-oops-41332
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