Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanoporen machen die Sterilfiltration sicherer

02.07.2010
Unregelmäßige Poren, geringe Durchflussraten: Für die Sterilfiltration verwendete Membranfilter aus Kunststoff garantieren nicht immer Keimfreiheit. Filtrationsmembranen aus Aluminiumoxid sind zuverlässiger – die Größe der Nanoporen lässt sich präzise einstellen. Sogar kleinste Viren können die Membran nicht passieren.

Die Guten gehören ins Töpfchen, die Schlechten ins Kröpfchen – auf diesem Prinzip basiert die Sterilfiltration: Dabei befreit eine Filtrationsmembran Flüssigkeiten von unerwünschten Partikeln und Keimen. Durch die Poren des Filters, die einen Durchmesser von meist wenigen Zehntausendstel Millimeter haben, gelangt nichts, was größer ist. Herkömmliche Membranen, meist aus Kunststoffen, stoßen dabei an Grenzen: Ihre Poren sind nicht gleichmäßig verteilt, hin und wieder fallen sie auch zu groß aus – und Partikel flutschen doch durch. Zudem können gewöhnliche Filtrationsmembranen gegen Viren kaum etwas ausrichten: Die meisten Viren sind kleiner als die Poren und lassen sich somit nicht herausfiltern.


Diese mechanisch-stabilisierte nanoporöse Filtermembran weist eine regelmäßige Porenstruktur auf. Zugleich ist die Porengrößenverteilung sehr eng und gleichmäßig. © Fraunhofer IWM

Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Halle haben jetzt eine neue Generation von Filtrationsmembranen geschaffen: Sie entwickelten keramische Membranen mit einer regelmäßigen Porenstruktur sowie einer sehr engen und gleichmäßigen Porengrößenverteilung. »Im Vergleich zu bisherigen keramischen Membranen besitzen sie eine bessere mechanische Stabilität sowie wesentlich höhere Durchflussraten und können damit erstmals Polymermembranen ersetzen«, sagt Annika Thormann, Projektleiterin am IWM. Diese Membranen garantieren deutlich zuverlässigere Filtrationsergebnisse als es bei Polymermembranen der Fall ist. Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Membranen beweisen: Wie Waben eines Bienenstocks sitzen die Poren regelmäßig aneinander, eine gleicht der anderen.

»Um solche Filtrationsmembranen herstellen zu können, verwenden wir als Ausgangsmaterial hochreines Aluminium, das wir durch Fließpressen und thermomechanische Strukturierung in die gewünschte Form bringen«, erläutert Thormann. Doch wie kann man die winzigen Poren auf einer Aluminiumplatte so exakt herstellen? »Diese Arbeit übernimmt eine chemische Reaktion«, sagt Thormann. Das Aluminiumformteil kommt in ein Säurebad, in dem eine anodische Oxidation stattfindet. Bei dieser Elektrolyse bildet sich auf der Oberfläche eine wenige Mikrometer dicke Oxidschicht. »Winzige Poren wachsen während der Oxidation in das Aluminium hinein«, erklärt die Wissenschaftlerin. Diese Nanoporen sind wabenförmig und senkrecht zur Oberfläche und alle parallel zueinander ausgerichtet. »Um die Porengröße festzulegen, müssen wir die Spannung und die Konzentration der Säure stabil einstellen«, so Thormann. Auch die Dicke der nanoporösen Schicht, und damit die Durchflussrate der Membran, kann man über die Dauer der Oxidation genau festlegen. Abschließend müssen die Poren nur noch geöffnet werden. Dabei hilft ein chemischer Ätzschritt, der unnötige Aluminiumreste ablöst.

Das Ergebnis sind hochpräzise Filtrationsmembranen mit einer hohen Porosität. »Den Porendurchmesser können wir zwischen 15 und 450 Nanometer variieren«, sagt die Forscherin. Bei 15 Nanometer haben selbst kleinste Viren keine Chance, durchzukommen. Von den neuen Filtrationsmembranen profitiert vor allem die Biotechnologie. Neben der Nutzung der Filtrationseigenschaften bei der Herstellung von sterilen Medien können auch beim Tissue Engineering, also der Kultivierung von künstlichem Gewebe, die Membranen durch ihre hohe Porosität von Vorteil sein.

Annika Thormann | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/07/sterilfiltration-nanoporen.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie