Mehrphasen-Mikrogrenzflächen

Im Rahmen eines von der EU finanzierten Projekts wurde ein Verdampfungsgerät gebaut, mit dem sich Mikrogrenzflächen zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit und zwischen zwei Flüssigkeiten herstellen lassen. Das Gerät soll für chemische und thermische Stabilität in einer portablen Apparatur zur Überwachung von Beta-Lactam-Antibiotika-Rückständen in Milch sorgen.

Derzeit besteht eine stetig wachsende Notwendigkeit zur Entwicklung leicht bedienbarer Instrumente und Verfahren, die sich auch ohne wissenschaftliches Expertenwissen vor Ort einsetzen lassen. Von besonders großer Bedeutung ist dies bei der Kontrolle der Lebensmittelqualität: Hier fordern sowohl die Verbraucher als auch die Aufsichtsbehörden, dass Lebensmittel frei von jeglichen Rückständen industrieller, landwirtschaftlicher und medizinischer Herkunft sind. Aus diesem Grund konzentrierten sich die Teilnehmer des CREAM-Projekts in erster Linie auf die Entwicklung alternativer analytischer Prüfinstrumente zur Überwachung aon Antibiotika-Rückständen in Milch.

Die neu entwickelte Testpatrone, die eine Analyse mit molekular geprägten Polymeren (Molecularly Imprinted Polymers, MIPs) unterstützt, zeichnet sich gegenüber den derzeit angewandten immunologischen und biochemischen Verfahren durch offensichtliche Vorteile im Hinblick auf chemische und thermische Stabilität aus. Möglich wurde dies vor allem durch ein in Mikrosystemtechnik hergestelltes Verdampfungsgerät, das als Mehrphasen-Fluidgrenzfläche dient, die sowohl beim Mischen mehrerer Phasen als auch zur Analyse durch Festphasen-Mikroextraktion (Solid Phase Micro-Extraction, SPME) eingesetzt werden kann. Auf diese Weise bietet das fortschrittliche Hilfsmittel eine straffe und einfache Kontrolle von Druck, Temperatur und Volumen.

Darüber hinaus gestattet das Gerät eine Schnellkühlung unter Ausnutzung des Verdampfungs- und Kondensationsprozesses, wie er in Wärmeleitrohren („Heatpipes“) und Kapillarkraft-Pumpkreisläufe (Capillary Pumped Loops, CPLs) häufig anzutreffen ist. Aufgrund der Druckdifferenz entlang der Oberfläche, die im Verdampfer die Dampf- von der Flüssigkeitsphase trennt, bewirken Oberflächenspannungskräfte ein Zirkulieren der Flüssigkeit. Je kleiner die Abmessungen eines Flüssigkeitströpfchens ist, desto größer ist die Verdampfungsrate und damit die Kühlwirkung.

Für dieses Zweiphasen-Temperaturregelungssystem sind unterschiedliche Anwendungen denkbar, die von der chemischen Feinsynthese und -analyse bis zu Wärmetauschern für Elektronikchips reichen. Interessierten Industriepartnern wird der bereits entwickelte Laborprototyp im Wege unterschiedlicher Kooperationen angeboten.

Kontat:

University of Neuchâtel
Institute of Microtechnology
Prof. Nico F. De Rooij
Jaquet-Droz 1, 2007 Neuchâtel, Schweiz
Tel: +41-32-7205654
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Email: nico.derooij@unine.ch