Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Modularer mikrofluidischer Baukasten

22.10.2007
Die heutigen Abmaße von Geräten und Gerätekomponenten waren vor einigen Jahren noch undenkbar. Durch den konstanten Fortschritt in der Forschung und Entwicklung ist heute die Umsetzung von kleinsten Geräten und Komponenten realisierbar. Beispielsweise wurden bei Computern nicht nur die Kosten, sondern auch die Ausmaße um ein Vielfaches gesenkt.

Dieser Trend zur Miniaturisierung ist auch bei der medizinischen Analytik feststellbar. Früher wurden die meisten Analysen aus Platz- und Kostengründen in zentralen Laboreinrichtungen durchgeführt. Heute wird vermehrt dazu übergegangen medizinische Untersuchungen an Ort und Stelle mit "Point-of-Care-Geräten" durchzuführen. Diese Entwicklung ermöglicht eine beschleunigte Diagnose, durch die eine folgerichtige Therapie zeitnah eingeleitet werden kann. Vor allem in der Notfallmedizin ergeben sich dadurch erhebliche Vorteile.

Die Analysen mit Point-of-Care-Geräten werden mit hochintegrierten, mikrofluidischen Einmalchips durchgeführt. Die Strukturen der Einmalchips werden derzeit durch einen hohen Forschungs- und Entwicklungsaufwand realisiert. Dieser Aufwand lässt sich durch den am Fraunhofer IPA entwickelten modular aufgebauten mikrofluidischen Baukasten deutlich reduzieren. Aber nicht nur die Entwicklung von mikrofluidischen Prozessen, die anschließend auf Einmalanalysechips übertragen werden, ist möglich. Ziel des modularen mikrofluidischen Baukastens ist auch der Aufbau komplexer mikrofluidischer Prozesse, die individuell und je nach Bedarf schnell umgesetzt werden können (z. B. individuelle Medikamentenzusammenstellung).

Die Entwicklung der mikrofluidischen Strukturen erfolgt, indem zunächst die einzelnen Funktionen eines Prozessablaufs (z.B. Fördern, Mischen, Temperieren, Separieren) vereinzelt und anschließend auf unterschiedlichen Modulen abgebildet werden (vgl. Bild 1). Die entwickelten Module werden dann auf einer Plattform zunächst separat, später als zusammengesetzter Prozess getestet. Auf diese Weise können beliebigste Prozesse innerhalb kürzester Zeit entwickelt und realisiert werden. Auch können die Prozessabläufe aufgrund der Modularität schnell abgeändert werden. Dabei ist nicht nur die Realisierung von Prozessen aus dem medizinischen Analysebereich möglich, es können auch Prozesse aus Bereichen wie der Lebensmittelanalytik, Umweltanalytik und Mikrosystemtechnik aufgebaut, getestet und realisiert werden. Voraussetzung für das Funktionieren des Baukastens ist das Vorhandensein definierter Schnittstellen. Dies betrifft nicht nur die Schnittstellen der Module untereinander, sondern ganz besonders die Schnittstellen des Baukastensystems zur Makrowelt. Bild 2 zeigt eine Plattform, auf der verschiedene mikrofluidische Module für einen immunologischen Prozess verknüpft sind.

Mit diesem mikrofluidischen Baukasten ist es möglich, Prozesse in mikroverfahrenstechnischen Produktionen zu realisieren. Ein Anwendungsbeispiel ist die Entwicklung einer Mikropharmafertigung, die individuell patientengerechte, flüssige Medikamente vor Ort herstellt. Die Umsetzung einer Mikropharmaproduktion ermöglicht die optimale und individuell angepasste Dosierung einzelner Wirkstoffe, was eine verbesserte Therapie für den Patienten zur Folge hat. Darüber hinaus werden unwirksame Zusatzstoffe wie beispielsweise Konservierungsstoffe nicht mehr benötigt. Ebenfalls wird durch die Just-in-Time-Produktion der Medikamente eine Überproduktion vermieden. Zusätzlich entfallen Lagerplatz und Lagerkosten.

Mit dem modularen mikrofluidischen Baukasten sind jedoch nicht nur Prozesse in mikroverfahrenstechnischen Produktionen realisierbar. Auch die Entwicklung von mikrofluidischen Einmalanalysechips ist möglich. Die Umsetzung mikrofluidischer Prozesse auf Einmalchips wird realisiert bei Analysen, die massenhaft durchgeführt werden (z. B. in der medizinischen Analytik). Voraussetzung für die Entwicklung von mikrofluidischen Einmalanalysechips ist die erfolgreiche Abbildung und Testung verschiedener aufeinander folgender mikrofluidischer Strukturen auf Modulen des modularen Baukastens. Die Analysechips können nach erfolgreicher Testung der zusammenhängenden Strukturen auf der Plattform als monolithisches System kostengünstig und in hohen Stückzahlen hergestellt werden. Der Chip kommt dann bei Point-of-Care-Analysen zum Einsatz. Die Probe wird dabei direkt in den Chip eingeführt und kommt zur Auswertung in ein speziell dafür entwickeltes Gerät.

Hubert Grosser | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de/

Weitere Berichte zu: Baukasten Einmalanalysechips Einmalchips Modul Prozess

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie