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 Es braucht mehr als einen globalen Eindruck, um einen Fisch zu bewegen
16.10.2019 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

nachricht Blasentang zeigt gekoppelte Reaktionen auf Umweltveränderungen
15.10.2019 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

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

Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

16.10.2019 | Messenachrichten

Es braucht mehr als einen globalen Eindruck, um einen Fisch zu bewegen

16.10.2019 | Biowissenschaften Chemie

Blindgänger mit Laser entschärft: Erfolgreicher Feldversuch zum Projektende

16.10.2019 | Physik Astronomie

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