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 Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik