Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrostrukturierte Spritzguss gefertigte Fluidmikrosysteme für die Tropfen-basierte Mikrofluidik

13.09.2016

Aufgrund der signifikant unterschiedlichen Eigenschaften von Fluiden für die Tropfen basierte Mikrofluidik werden an die dafür verwendeten mikrofluidischen Systeme hohe Anforderungen bezüglich der Oberflächeneigenschaften gestellt. Mit einer im iba neu entwickelten Chiptechnologie lassen sich diese hohen Ansprüche realisieren.

Die Herausforderungen beim breiten Einsatz von Tropfen basierten Fluidmikrosystemen (FMS) für Multiparameter-Analysen oder für das Manipulieren von segmentierten Proben bestehen darin, Komponenten mit geeigneten funktionellen Oberflächen bereitzustellen.


Abb. 1: Mikrostrukturierte Spritzguss gefertigte Polymerelemente; links: Polycarbonat (PC2805); rechts: Cyclic Olefin Copolymer (COC6017).


Abb. 2: DMEM Segmentierung in Perfluordecalin mit hydrophobisierten, mikrostrukturierten Spritzguss gefertigten FMS; links: FMS aus PC2805; rechts: FMS aus COC6017.

Diese müssen einerseits den Transport der segmentierten Proben (Kompartimente) gewährleisten, andererseits aber auch die Integration von Sensoren und Aktoren ermöglichen. Die zumeist aus Polymeren wie Polycarbonat (PC) oder Cyclic Olefin Copolymer (COC) gefertigten FMS als Kernkomponenten des fluidischen Systems weisen jedoch im Allgemeinen nicht die für das Manipulieren der meist wässrigen Kompartimente geeigneten Oberflächeneigenschaften auf.

Vielmehr ist es notwendig, die Oberflächen der Fluidkanäle so zu modifizieren, dass ein hoher Wasserkontaktwinkel entsteht. Nur so ist beispielsweise das Generieren von wässrigen Kompartimenten in ein hydrophobes Separationsfluid möglich. Geeignete Wasserkontaktwinkel lassen sich mittels Plasmaverfahren erreichen, bei denen als Präkursor Octafluorcyclobutan (C4F8) verwendet wird.

Mikrofluidische Komponenten müssen für eine weitreichende Nutzung aus Kosten-gründen mittels Spritzgussverfahren gefertigt werden. Systeme, die mittels standardisierter Spritzgussverfahren gefertigt werden, weisen durch die Natur des Fertigungsverfahrens zumeist ebene Oberflächen auf. Diese Ebenheit verursacht erhebliche Instabilitäten der Oberflächenbeschichtung. Mit einer definierten Mikrostrukturierung der Oberflächen sollte dieser Nachteil eliminiert und gleichzeitig die Hydrophobizität der Oberflächen vergrößert werden.

Ein Ergebnis des von der Thüringer Aufbaubank (TAB) über den Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Forschungsprojektes „µSurface“ (Fkz. 2013 VF 0003) sind mikrostrukturierte, mittels Spritzguss gefertigte FMS. Die Mikrostrukturierung wird hierbei durch eine spezielle Lasertechnologie mit nur einem einzigen zusätzlichen Fertigungsschritt auf der Gussform realisiert und während des Spritzgusses auf alle Formelemente übertragen (s. Abb. 1).

Durch die Mikrostrukturierung der Oberfläche wird eine definierte Rauheit realisiert, wodurch die Stabilität (das Haftverhalten) der Beschichtung erhöht und die Hydrophobizität der Oberflächen bis in den Bereich der Superhydrophobizität (Lotuseffekt) gesteigert wird.

Das Ergebnis des Projektes ist ein kostengünstiges Fertigungskonzept für FMS, die für Applikationen in den Life Sciences eingesetzt werden können (s. Abb. 2).

Diese Systeme zeigen nicht nur abweisende Eigenschaften gegenüber Wasser, sondern auch gegenüber Öl. Die erreichten Wasserkontaktwinkel von bis zu 160° ermöglichen langzeitstabile Prozesse von mehreren Tagen.

Projektpartner waren die Formenbau und Kunststofftechnik GmbH (FKT) aus Triptis, die Goepfert Werkzeug & Formenbau GmbH & Co. Teilefertigung KG aus Weimar, das Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (ifw) aus Jena und das Institut für Bioprozess-und Analysenmesstechnik e.V. (iba) aus Heilbad Heiligenstadt.

Sebastian Kaufhold | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.iba-heiligenstadt.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wegbereiter für Vitamin A in Reis
21.07.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Pharmakologie - Im Strom der Bläschen
21.07.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten