Zick-Zack für die maximale µ-Konzentration

Der Dielektrophorese (DEP)- Chip als µ-Konzentrator für zuverlässige Analysezwecke

Der gemeinsam von der Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (IMM) und NorChip AS entwickelte µ-Konzentrator ist besonders für den Einsatz in der biomedizinischen Diagnostik geeignet. Mittels DEP ermöglicht dieser Chip mit hoher Effizienz das selektive Separieren und Aufkonzentrieren polarisierbarer Biopartikel wie Viren und Bakterien aus komplexen Substanzgemischen für eine nachfolgende Analyse.

In einer Separationskammer wird die Suspension über ein Mikroelektrodenarray (4 x 8 mm) geleitet. Je nach Frequenz der angelegten Spannung wirken auf die entsprechend polarisierbaren Biopartikel DEP-Kräfte, die sie in die Bereiche hoher Feldstärke ziehen und dort immobilisieren. Dabei zeichnet sich der DEP-Chip durch eine sehr hohe Separationseffizienz von bis zu 99,93% aus. Diese wird durch eine optimale Positionierung und Dimensionierung der Mikroelektroden, basierend auf den Ergebnissen von Computersimulationen, erzielt.

Die Zick-Zack-Geometrie der in Gold mit Lift-Off-Technik hergestellten Mikroelektroden (150 – 200 nm hoch, 3 – 12 µm breit) führt zu extremen Feldinhomogenitäten bei gleichzeitig hoher Feldstärke und garantiert die höchste Anzahl an Bereichen hoher DEP-Kräfte. Angeordnet sind die Mikroelektroden in abnehmenden Abständen von 12 – 3 µm entlang der Flussrichtung der Suspension. Durch die anfangs breiteren Abstände werden sehr effektiv auch die von den Mikroelektroden weit entfernt befindlichen Partikel angezogen.

Die im DEP-Chip erfolgreich realisierte Separation von Biopartikeln bietet ein hervorragendes Potenzial für eine weitere gewinnbringende Ausschöpfung: Mit zusätzlich in die Separationskammer hineinragende Mikrostrukturen lässt sich ein helikaler Suspensionsfluss mit Verwirbelungen erzeugen. Hierdurch gelangen die Partikel sehr schnell in den Einzugsbereich hoher Feldstärken. Dies garantiert auch bei höheren Flussraten eine gleich bleibend hohe Separationsausbeute.

IMM ist als weltweit tätiges Dienstleistungsunternehmen für Forschung und Entwicklung in der Mikrotechnik auf kundenspezifische Entwicklungen spezialisiert.