L’adénocarcinome pancréatique ductal (PDAC) est une des tumeurs solides les plus malignes retrouvées dans la population humaine actuelle. Plusieurs chercheurs s’intéressent donc à trouver un nouveau traitement efficace pour ce type de cancer. Les biguanides, souvent utilisés comme antidiabétiques, intéressent de plus en plus les chercheurs par la découverte de leurs propriétés antiprolifératives. Dans notre groupe, une variété de nouveaux biguanides a été synthétisée et étudiée pour leurs propriétés antiprolifératives des cellules cancéreuses du pancréas. Nous avons identifié un biguanide avec une chaîne de phényléthynylbenzyle, appelé composé A, comme un composé de choix par son activité 800 fois plus élevée que celle de la metformine et 10 fois plus élevée que celle de la phenformine, deux biguanides commercialement disponibles. Des études in vivo ont été effectuées en greffant des cellules PDAC humaines dans l’espace sous-cutané de souris et laissées croître pendant 28 jours jusqu’à une taille de 100 mm3. Différents groupes de souris ont reçu des doses quotidiennes de 50 mg/kg de metformine, phenformine ou du composé A. Par la suite, les souris ont été sacrifiées afin de recueillir les organes et les tumeurs pour des analyses par spectrométrie de masse MALDI-TOF. Le développement d’une méthode d’analyse par MALDI-TOF a permis de localiser et quantifier les biguanides dans les organes et tumeurs. Différents paramètres, tels que le choix de matrice et la méthode de dépôt, ont été optimisés afin d’obtenir des courbes d’étalonnage par IMS des trois composés biguanides. Une accumulation du composé A est observée dans le foie et le rein. Avec une régression linéaire, les concentrations approximatives du composé A dans le rein et le foie sont de 16,8 µg/mL et 4,1 µg/mL respectivement. De plus, pour en apprendre davantage sur le mécanisme d’action des biguanides dans le traitement du cancer, une étude différentielle d’expression de certaines biomolécules a été effectuée sur les foies des différents groupes de souris traitées. Des différences d’expression de certaines biomolécules ont été observées par rapport aux foies des animaux non-traités, notamment pour le signal à m/z 558 qui montre une grande abondance de ce phospholipide seulement dans les foies traités au composé A. Bref, le mécanisme d’action des biguanides dans le traitement du cancer demeure à l’étude pour de futurs travaux et développements. / The development of new therapies against pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), one of the most malignant and deadly tumors, has become of great interest for finding effective treatment. Many research groups have studied different types of biguanides in cancer treatment which inspired our group to synthesize a library of biguanide analogs. These new compounds can inhibit the tumor growth and show a great selectivity. We identified a biguanide with a phenylethynylbenzyl side chain as our hit compound, designated as compound A, which is 800 times more active than metformin and 10 times more active than phenformin, two commercial biguanide compounds used as antidiabetics. In vivo studies have been performed where human PDAC cells have been grafted in the subcutaneous space of mice and let to grow for 28 days to about 100 mm3. Different groups of mice were exposed to daily doses of 50mg/kg of metformin, phenformin or compound A. The tumors and organs of the treated mice were recovered to analyze their mechanism of action by MALDI-TOF mass spectrometry. A method of analysis by MALDI-TOF was developed in order to locate and quantify the biguanide compounds in the treated organs and tumors. Various parameters, such as the choice of matrix and the deposition method were optimized to obtain IMS calibration curves for each biguanide compound. The analyzed organs and tumors showed accumulation of compound A in the liver and kidney. With linear regression, this semi-quantitative method allowed to determine a concentration of 16.8 µg/mL in the kidney and 4.1 µg/mL in the liver. Another objective to understand the mechanism of action of biguanides in cancer therapy is to detect molecular patterns of biomolecules that correlate with the diagnostic, the prognostic and to the response of the therapy. The livers from mice treated with compound A showed differences of expression of certain phospholipids compared to the other livers, namely at m/z 558. In short, the mechanism of action of biguanides in cancer therapy is still a work in progress for future developments.

Le taux de mortalité dû au cancer est en hausse d’année en année. Le cancer du pancréas est l’un des plus mortels. Avec un taux de survie inférieur à 20% un an suivant le diagnostic, il y a une urgence pour développer de nouvelles molécules pour cibler cette maladie. La metformine, un biguanide utilisé cliniquement en tant qu’agent antidiabétique, s’est avérée à avoir des propriétés anticancéreuses. Les patients souffrant de diabète de type 2 prenant la metformine comme traitement sont moins à risque de développer plusieurs cancers dont celui du pancréas. Cependant, la metformine n’étant pas biodisponible, les doses à administrer seraient trop élevées pour la considérer comme thérapie anticancéreuse. Le groupe de recherche Schmitzer a synthétisé de nouveaux analogues de type biguanide plus lipophiles dans le but d’améliorer leur biodisponibilité. Le phényléthynylbenzyle biguanide (PEBB) est un des analogues présentant des propriétés antiprolifératives environ 800 fois plus puissantes que la metformine contre des cellules du cancer du pancréas. L’hexylbiguanide s’est aussi démarqué par sa spécificité pour les cellules cancéreuses et sa faible toxicité pour les cellules saines. Étant de bons candidats, des études in vivo ont été faites sur des souris en leur administrant le PEBB et l’hexylbiguanide afin d’obtenir des informations sur l’absorption et la distribution des composés. Pour ce faire, une méthode par LC-MS en mode multiple reaction monitoring (MRM) a été développée afin de quantifier différents analogues de biguanides dans le plasma de souris. De plus, une méthode par MALDI-TOF a été développée afin de localiser et quantifier les analogues dans les tissus par imagerie couplée à la spectrométrie de masse (IMS). Les expériences réalisées ont permis de suivre les composés dans le plasma et d’établir une cinétique d’absorption révélant que le PEBB atteint sa concentration plasmatique maximale environ à 1h après l’administration et que le composé est éliminé de la circulation sanguine à 80% au bout de 4h. Dans le cas de l’hexylbiguanide, la concentration plasmatique maximale est atteinte environ 30 minutes après l’administration pour être éliminé à plus de 90% après 4h. De plus, les études d’IMS ont révélé que le PEBB se distribue principalement dans le foie et légèrement dans les tumeurs. Aucune accumulation à long terme dans le foie n’a été observée, ce qui signifie que les risques de dommages hépatiques sont faibles. Les deux méthodes développées sont des méthodes puissantes IV et reproductibles afin de quantifier les différents types de biguanides dans les liquides biologiques ainsi que dans les tissus. / The death rate of cancer is increasing every year. Pancreatic cancer is one of the deadliest. With a survival rate of less than 20% one year post diagnosis, there is an emergency to develop new molecules to target this disease. Metformin, a biguanide clinically used as an antidiabetic agent, has been shown to have anticancer properties as well. Patients with type 2 diabetes taking metformin are less likely to develop several cancers including pancreatic cancer. However, due to the poor bioavailability of metformin, the doses would be too high to consider it as an anticancer treatment. The Schmitzer group has synthesized new biguanide analogues that are more lipophilic and thus more bioavailable. Phenylethynylbenzyl biguanide (PEBB) is one of the analogues with about 800 times more effective antiproliferative properties than metformin against pancreatic cancer cells. Hexylbiguanide also stood out for its specificity for cancer cells and its low toxicity for normal cells. In vivo studies were performed on mice by administering PEBB and hexylbiguanide to study the absorption and distribution of the compounds. For this aim, a LC-MS method was developed using Multiple Reaction Monitoring (MRM) mode to quantify different biguanide analogues in mice plasma. Complementarily, a MALDI-TOF method was developed to localize and quantify the analogues in tissues by imaging coupled to mass spectrometry (IMS). The experiments performed allowed to follow the compounds in plasma to establish absorption kinetics. These experiments revealed that PEBB reaches its maximum plasma concentration at 1h after administration and the compound is eliminated from the bloodstream at 80% after 6h. For hexylbiguanide, the maximum plasma concentration is reached about 30 minutes after administration and more than 90% is eliminated after 4 hours. In addition, IMS studies have shown that PEBB is distributed mainly in the liver and slightly in tumors. No accumulation in the liver was observed, which suggests that the risk of liver damage is low. These two methods are powerful and reproducible methods to quantify the different types of biguanides in biological fluids and tissues.

The use of microfluidic tools to develop two novel approaches to surface-based oligonucleotide hybridization assays has been explored. In one of these approaches, immobilized oligonucleotide probes on a glass surface of a microfluidic channel were able to quantitatively hybridize with oligonucleotide targets that were electrokinetically injected into the channel. Quantitative oligonucleotide analysis was achieved in seconds, with nM detection limits and a dynamic range of 3 orders of magnitude. Hybridization was detected by the use of fluorescently labeled target. The fluorescence intensity profile evolved as a gradient that could be related to concentration, and was a function of many factors including hybridization reaction rate, convective delivery speed, target concentration and target diffusion coefficient. It was possible to acquire kinetic information from the static fluorescence intensity profile to distinguish target concentration, and the length and base-pair mismatches of target sequences. Numerical simulations were conducted for the system, and fit well with the experimental data. In a second approach, a solid-phase nucleic acid assay was developed using immobilized Quantum Dot (QD) bioprobes. Hybridization was used to immobilize QDs that had been coated with oligonucleotides having two different sequences. The hybridization of one oligonucleotide sequence conjugated to a QD (a linker sequence) with a complementary sequence that was covalently attached to a glass substrate of a microfluidic channel was shown to be an immobilization strategy that offered flexibility in assay design, with intrinsic potential for quantitative replacement of the sensing chemistry by control of stringency. A second oligonucleotide sequence conjugated to the immobilized QDs provided for the selective detection of target nucleic acids. The microfluidic environment offered the ability to manipulate flow conditions for control of stringency and increasing the speed of analytical signal by introduction of convective delivery of target sequences to the immobilized QDs. This work introduces a stable and adaptable immobilization strategy that facilitates solid-phase QD-bioprobe assays in microfluidic platforms.

L’imagerie par spectrométrie de masse (IMS) est une technique en pleine expansion et utilisée dans beaucoup d’études effectuées sur des systèmes biologiques tels que la corrélation entre l’expression moléculaire et l’état de santé d’un tissu et pour étudier la biologie du développement. Cependant, plus particulièrement lors de l’analyse de protéines, seulement les molécules les plus abondantes et/ou les plus facilement ionisables seront détectées. L’une des approches utilisées pour éviter cette limitation est de transférer les protéines de manière sélective à partir d’une section tissulaire mince vers une surface fonctionnalisée tout en maintenant leur organisation spatiale. Dans ce cas, seulement les protéines possédant une affinité pour la surface seront alors retenues alors que les autres seront éliminées. Donc, la nature chimique de cette surface est critique. Les travaux de recherches présentés dans ce mémoire portent sur le développement d’une méthode de transfert des protéines d’une section tissulaire vers une surface composée de nitrocellulose. Cette méthode utilise un système permettant d’effectuer le transfert sans contact physique direct entre les surfaces. De plus, lors du transfert, une pression physique est appliquée. Dans une première approche, la méthode développée a été appliquée en utilisant une section de rein de souris comme échantillon modèle. Des sections sérielles ont été collectées, soit pour être colorées à l’aide d’hématoxyline et d’éosine (H&E) afin de démontrer la régiospécificité du transfert, soit pour être analysées directement par IMS afin de déterminer si les protéines détectées après transfert sont également détecter dans les sections analysées directement. Les résultats obtenus ont démontré qu’un sous-ensemble de protéines a été transféré tout en conservant leur position spatiale initiale dans les sections. Certains signaux observés pour les protéines transférées sont uniques et/ou sont nettement mieux détectés que lors de l’analyse directe d’une section. / Imaging mass spectrometry (IMS) is a technique in full expansion that is used in a large range of studies such as the correlation between molecular expression and the health status of a tissue and developmental biology. A common limitation of the technology is that only the more abundant and/or more easily ionisable molecules are usually detected, in particular in protein analysis. One of the methods used to alleviate this limitation is the direct specific transfer of proteins from a tissue section to a functionalized surface with high spatial fidelity. In this case, only proteins with an affinity for the surface will be retained whereas others will be removed. The chemical nature of the surface is therefore critical. The research work presented in this document proposes a high spatial fidelity transfer method for proteins from a tissue section onto a nitrocellulose surface. The method uses a homebuilt apparatus that allows the transfer process to be done without any direct physical contact between the tissue section and the transfer surface while still using physical pressure to help protein migration. In subsequent work, the developed method was used to transfer proteins from a mouse kidney section onto the nitrocellulose surface. Serials sections were also collected either to be colored with hematoxylin and eosin (H&E) to assess the high spatial fidelity of the transfer process, or to be directly analyzed as a control sample to access the different signals detected after transfer. Results showed a high spatial fidelity transfer of a subset of proteins. Some of the detected transferred proteins were not observed after direct tissue analysis and/or showed an increase in sensitivity.

À cause de leurs propriétés antibactériennes, les nanoparticules d’argent sont couramment utilisées dans un grand nombre de produits tels les tissus, les savons et les produits médicaux. Dans cette industrie en pleine croissance, ces nanoparticules sont produites en grandes quantités et s’accumuleront éventuellement dans l’environnement. Pour comprendre le destin, le transport et la biodisponibilité des nanomatériaux, il est essentiel de comprendre leurs propriétés physicochimiques. Entre autres, il est particulièrement important de quantifier la dissolution des nanoparticules à l’aide de mesures de spéciation chimique. En effet, l’objectif de cette recherche est de déterminer la spéciation chimique des nanoparticules d’argent dans différents sols. Pour y parvenir, différentes concentrations de nanoparticules d’argent ont été incorporées dans un sol et après un certain laps de temps, la forme ionique a été mesurée à l’aide d’une électrode sélective d’argent tandis que l’argent total est mesuré par absorption atomique ou par ICP-MS. L’analyse de la spéciation dans trois sols différents révèle que les caractéristiques des sols influencent grandement la spéciation chimique, plus particulièrement la quantité de matière organique ainsi que le pH du sol. Ainsi, la tendance des résultats semble indiquer que plus un sol est acide, il y aura plus d’ions argent libres tandis que la matière organique adsorbe fortement les ions argent les rendant ainsi moins disponibles en solution. L’observation de la spéciation chimique à long terme indique aussi que les nanoparticules tendent à éventuellement se dissocier et ainsi émettre un plus grand nombre d’ions dans l’environnement. Ces résultats ont des implications importantes dans la détermination des risques environnementaux des nanoparticules métalliques. / Because of their antibacterial properties, silver nanoparticles are widely used in common items such as textiles, soaps and medical products. This practice has shown a drastic expansion during the last years thus leading to potential contamination of the environment by nanoparticles. To understand fate, transport and bioavailabity of nanoparticles, it is important to understand their physicochemical properties. More specifically, it is essential to quantify the dissolution of nanoparticles with chemical speciation measurements. The aim of this study is to quantify the speciation of silver nanoparticles in different soils. Different concentrations of silver nanoparticles have been injected in soil and after a specific time, the ionic form was measured with a silver specific electrode while total silver was quantified by atomic absorption or ICP-MS. Chemical speciation measurements in three different soils indicate that a soil’s properties has a large influence on the fate of silver nanoparticles, especially it’s pH and organic matter content. Results show that if a soil is acidic, it will lead to the release of more free silver ions while organic matter tends to adsorb ions making them less available. Over a six month period, nanoparticles seem to fix rapidly to soil solids but also seem to dissociate or oxidise over the months, leading to a greater amount of potentially bioavailable ions. These results have important implications to the determination of environmental risks of metal nanoparticles.

L’explosion de la nanotechnologie a permis l’intégration d’une multitude de nanoparticules dans des produits de consommation. Les nanoparticules d’argent (nAg) sont les plus utilisées à ces fins, selon les derniers recensements disponibles. La plupart des études toxicologiques, à ce jour, ont fait état de l’implication très évidente de l’ion Ag+ dans la toxicité aigüe des nAg; cependant, quelques études ont mis en évidence des effets toxicologiques dus aux nAg. Il y a un certain consensus à propos d’un risque de contamination des eaux douces via leur rejet par les effluents des réseaux d’aqueducs. Puisque les concentrations en Ag+ sont généralement très faibles dans les eaux douces (de l’ordre du pg L-1), de par la formation de complexes non-labiles avec des thiols (organiques et inorganiques) et des sulfures, la toxicité inhérente aux nAg pourrait ne pas être négligeable- comparativement aux tests en laboratoires. Cette étude s’intéressait donc aux mécanismes de bioaccumulation d’argent par l’algue verte C. reinhardtii suite à l’exposition à des nAg de 5 nm (enrobage d’acide polyacrylique). La bioaccumulation d’argent pour l’exposition à Ag+ servait de point de comparaison; également, les abondances de l’ARNm de l’isocitrate lyase 1 (ICL1) et de l’ARNm de Copper Transporter 2 (CTR2) étaient mesurées comme témoins biologiques de la bioaccumulation de Ag+. Les expériences ont été menées en présence d’un tampon organique (NaHEPES, 2 x 10-2 M; Ca2+, 5x 10-5 M) à pH de 7,00. Pour des expositions à temps fixe de 2 heures, la bioaccumulation d’argent pour nAg était supérieure à ce qui était prédit par sa concentration initiale en Ag+; cependant, il n’y avait pas de différence d’abondance des ARNm de ICL1 et de CTR2 entre nAg et Ag+. D’un autre côté, pour une exposition à temps variables, la bioaccumulation d’argent pour nAg était supérieure à ce qui était prédit par sa concentration initiale en Ag+ et une augmentation de l’abondance de l’ARNm de ICL1 était notée pour nAg. Cependant, il n’y avait aucune différence significative au niveau de l’abondance de l’ARNm de CTR2 entre nAg et une solution équivalente en Ag+. L’ajout d’un fort ligand organique (L-Cystéine; log K= 11,5) à une solution de nAg en diminuait radicalement la bioaccumulation d’argent par rapport à nAg-sans ajout de ligand. Par contre, l’abondance des ARNm de ICL1 et de CTR2 étaient stimulées significativement par rapport à une solution contrôle non-exposée à nAg, ni à Ag+. Les résultats suggéraient fortement que les nAg généraient des ions Ag+ au contact de C. reinhardtii. / The recent developments in nanotechnology have given rise to a new and increasing economical market where nanoparticles are at the forefront. Recent inventories of the nanoparticles-containing products have shown that silver nanoparticle- containing products are the most frequently used consumer nanomaterial. Due to the fear of a large scale contamination-and even pollution- of the aquatic environment from silver nanoparticles (nAg), studies have been conducted to assess their toxicities, which, in many cases, have been found to be mediated by the concomitant presence of Ag+. Notably, few studies have found evidence of toxicity due to the nAg, per se. Since numerous non-labile complexes are formed with Ag+ in freshwaters- especially with thiols and sulfides-, nAg toxicity might be more relevant in comparison to laboratory tests where the Ag+ tends to dominate toxicity studies. Therefore, this study investigated the mechanisms underlying silver bioaccumulation by the green alga, C. reinhardtii upon exposure to solutions of nAg (nominal size of 5 nm; poly-acrylate coating). Silver bioaccumulation upon exposures to the free ion alone served for comparison. In parallel, the abundance of two mRNAs- ICL1 and CTR2- were used to better understand the mechanisms underlying the bioaccumulation of Ag+ (and potentially nAg). The experiments were conducted in pH buffered solutions (NaHEPES, 2 x 10-2 M; Ca2+, 5x 10-5 M) at pH 7.00. For 2-hour exposures, the silver bioaccumulation for solutions of nAg exceeded what was expected from their Ag+ content only; however, no differences were noticed in the abundance of the expression of ICL1 and CTR2. For variable time exposures, the silver bioaccumulation for solutions of nAg exceeded what was expected from their Ag+ content only. Moreover, the expression of ICL1 was significantly higher for nAg than what was expected based upon an exposure to Ag+ only. When exposed to nAg, expression levels of CTR2 could be predicted from levels based solely on the Ag+ concentrations. The addition of a large excess of L-Cysteine, which is a very strong silver ligand (log K =11.5), to a nAg solution largely decreased silver bioaccumulation, however, bioaccumulation remained significant and the expression of both ICL1 and CTR2 were significantly higher than that of the control solutions (without Ag+). The results strongly suggest that nAg generated Ag+ ions when in contact with C. reinhardtii and that the nAg released to freshwaters might exert its toxicity through organism-contact-dependant release of Ag+.

Master of Science / Department of Grain Science and Industry / D.L. Wetzel / Chemical imaging enables displaying the distribution of different substances within a field of view based on their fundamental vibrational frequencies. Mid-IR bands are generally strong and feature direct correlation to chemical structure, while near IR spectra consist of overtones and combinations of mid-IR bands. Recently, mid-IR microspectroscopy has enabled determination of the relative substitution of hydroxyl groups with the modifying agent for individual waxy maize starch granules by using synchrotron source. The brightness and non-divergence of the synchrotron source and confocal masking enabled obtaining individual spectra with 5 [mu]m[superscript]2 masking and 1 [mu]m raster scanned steps. Each 1 [mu]m step results from the coaddition of hundreds of scans and lengthy data collection is required to produce data. The recent breakthrough at the Synchrotron Research Center uses a multi-beam synchrotron source combined with a focal plane array microspectrometer. This major improvement in localized detection of the modifying agent within single waxy maize starch granules is the increased efficiency of focal plane array detection and an effective spatial resolution of 0.54 [mu]m. Mixtures of granular solids represent an analytical challenge due to the range of heterogeneity and homogeneity within samples. Near IR imaging provides deeper sample penetration allowing for solid mixture analysis. However, the broad, overlapping bands present in the near IR necessitates statistical data treatment. This requires imaging specimens representative of the individual components to create spectral libraries for classification of each component. Partial least squares analysis then allows characterization and subsequent pixel analysis provides quantitative results. The primary break system for wheat milling was studied as it is key in releasing endosperm to be further ground into fine flour in subsequent processes. The mass balance of endosperm throughout individual unit processes was determined by obtaining flow rates of incoming and outgoing millstreams and calculating endosperm content through pixel identification. The feed milling industry requires the use of a tracer to determine adequate mixing and mix uniformity to limit the time and energy in processing. Near IR imaging allows individual components of a formula feed to serve as a self-tracer, eliminating the need of an inorganic tracer.

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The objective of this thesis was to relate and link the physiological responses of the cells to the electrical responses or output obtained from the TSM acoustic wave sensor. In particular, the device was applied to the study of immortalized murine hypothalamic neurons (mHypoE-38 and -46 cell models) under a variety of conditions and stimuli. Cellular studies which lead to the production of detectable neuronal responses include neuronal deposition, adhesion and proliferation, alteration in the extent of specific cell-surface interactions, actin filament and microtubule cytoskeletal disruptions, effects of cell depolarization, solution tonicity, inhibition of the Na+-K+ pump via ouabain, effects of neuronal synchronization and the effects ligand-receptor interaction (glucagon). In addition, the introduction of drugs, neurotrophic factors (forskolin and beterferon), toxicity agents (NaOH, EtOH) and TiO2 nanoparticles were similarly investigated. A preliminary study conducted with mouse embryonic stem cells showed that not all cell lines are suitable for investigation with the TSM sensor at the current stage of sensor development. It has been found that control studies conducted with water as the solvent and the bare sensor substrate is insufficient to model the behavior of the sensor in the absence of cells. When biological buffers are used in addition to protein coatings the sensor responses are altered in magnitude and direction. To analyze the full range of cellular changes observed on the TSM sensor, the full impedance spectrum is required. As such in this thesis, the series and parallel resonant frequencies, the motional resistance, the maximum phase of the impedance and the static capacitance (fs, fp, Rm, θmax and Co were used to characterize the cellular responses observed. In the presence of cells fs shifts are largely influenced by the damping of the TSM resonator. The formation of cell-surface interactions and hence the increase in coupling and acoustic energy dissipation can be modeled as an additional resistor in the BVD model. Further sensor and cellular changes can be obtained by negating the effects of damping from fs with the use of Rm and θmax.

The objective of this thesis was to relate and link the physiological responses of the cells to the electrical responses or output obtained from the TSM acoustic wave sensor. In particular, the device was applied to the study of immortalized murine hypothalamic neurons (mHypoE-38 and -46 cell models) under a variety of conditions and stimuli. Cellular studies which lead to the production of detectable neuronal responses include neuronal deposition, adhesion and proliferation, alteration in the extent of specific cell-surface interactions, actin filament and microtubule cytoskeletal disruptions, effects of cell depolarization, solution tonicity, inhibition of the Na+-K+ pump via ouabain, effects of neuronal synchronization and the effects ligand-receptor interaction (glucagon). In addition, the introduction of drugs, neurotrophic factors (forskolin and beterferon), toxicity agents (NaOH, EtOH) and TiO2 nanoparticles were similarly investigated. A preliminary study conducted with mouse embryonic stem cells showed that not all cell lines are suitable for investigation with the TSM sensor at the current stage of sensor development. It has been found that control studies conducted with water as the solvent and the bare sensor substrate is insufficient to model the behavior of the sensor in the absence of cells. When biological buffers are used in addition to protein coatings the sensor responses are altered in magnitude and direction. To analyze the full range of cellular changes observed on the TSM sensor, the full impedance spectrum is required. As such in this thesis, the series and parallel resonant frequencies, the motional resistance, the maximum phase of the impedance and the static capacitance (fs, fp, Rm, θmax and Co were used to characterize the cellular responses observed. In the presence of cells fs shifts are largely influenced by the damping of the TSM resonator. The formation of cell-surface interactions and hence the increase in coupling and acoustic energy dissipation can be modeled as an additional resistor in the BVD model. Further sensor and cellular changes can be obtained by negating the effects of damping from fs with the use of Rm and θmax.