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 Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics