Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Partikel fangen mit Ultraschall

12.05.2017

Wie kann man lebende Zellen in einer Flüssigkeit festhalten um sie zu untersuchen? Am besten mit stehenden Ultraschallwellen. Die TU Wien präsentiert auf der Messe „Labvolution“ erstmals dem interessierten Fachpublikum zwei kleine Add-On-Geräte, die bestehende Sensor-Messsysteme deutlich verbessern.

Immer häufiger werden Mikroorganismen industriell eingesetzt, um chemische Stoffe zu synthetisieren. Um genau überwachen zu können, ob die Kleinstlebewesen ihre Arbeit auch tatsächlich ordnungsgemäß erledigen, muss man sie zunächst an der richtigen Stelle festhalten.


Das Ultraschallgerät zum Festhalten und Untersuchen lebender Zellen

TU Wien

Das gelingt mit Hilfe einer Ultraschalltechnik, die an der TU Wien entwickelt wurde. Bei der internationalen Biotechnik- und Labormesse „Labvolution“ in Hannover stellt das Team der TU Wien nun die neue Technologie vor, die sich als einfache Add-Ons mit einer bestehenden Process Analytical Technology (PAT) kombinieren lassen.

Infrarot und Ultraschall

Die Bioreaktoren, in denen man Mikroorganismen industriell einsetzt, sind alles andere als eine ruhige Umgebung zum vorsichtigen Experimentieren: „Die Mikroorganismen befinden sich in einer Flüssigkeit, die ständig gerührt wird. Eine direkte Analyse der Mikroorganismen ist oft schwierig“, erklärt Prof. Bernhard Lendl vom Institut für Chemische Technologien und Analytik der TU Wien. „Eine Möglichkeit ist die ATR-Spektroskopie, bei der man die Mikroorganismen mit Infrarot-Licht analysiert.“

Das gelingt aber nur dann, wenn man die Mikroorganismen nahe am Infrarot-Messgerät festhält und gleichzeitig verhindert, dass sie an der Sonde des Messgerätes festkleben. Genau das wird nun mit Hilfe der Ultraschall-Technologie möglich, die Prof. Bernhard Lendl gemeinsam mit Dr. Stefan Radel aus der Forschungsgruppe von Prof. Ewald Benes an der TU Wien entwickelte.

Zwischen einem Ultraschall-Lautsprecher und einem Reflektor wird direkt im Bioreaktor eine stehende Schallwelle erzeugt. Dort, wo sich Wellenberge befinden, ändert sich der Schalldruck Millionen mal pro Sekunde – dadurch werden die Zellen aus diesen Bereichen weggedrückt. An den Knotenpunkten hingegen bleibt der Schalldruck konstant, und genau dort sammeln sich die Zellen an.

Genauer, einfacher, flexibler

Das bietet eine ganze Reihe von Vorteilen: Man kann die Schallwellen des etwa zigarrengroßen Gerätes „Sonic-catch“ dazu verwenden, gezielt biologische Partikel im Messbereich anzulagern oder aber fern zu halten. Man kann so entweder die Mikroorganismen selbst untersuchen, oder stattdessen die wässrige Lösung analysieren, in der sie sich befinden.

Selbst lebende Zellen werden durch den Ultraschall nicht geschädigt – der Prozessablauf wird durch die Messtechnik also nicht gestört. Durch gezielte kurze Ultraschall-Pulse kann „Sonic-wipe“ die Sonde des Infrarot-Messgerätes bei Bedarf reinigen, ohne dass man sie aus der Bio-Lösung herausnehmen oder mit zusätzlichen Chemikalien behandeln müsste.

„Die Ultraschall-Technik ermöglicht eine erhöhte Messgenauigkeit, eine höhere Empfindlichkeit bei geringeren Teilchenkonzentrationen und Echtzeitmessungen und somit gezielte Prozesssteuerung, selbst bei schwierigen Bedingungen. Bei einem häufig eingesetzten Messverfahren haben wir eine Erhöhung der Empfindlichkeit um den Faktor 100 festgestellt“, sagt Dr. Stefan Radel.

Neben dieser Innovation werden auf der Labvolution/ Biotechnica (von 16. bis 18.5. in Hannover) von der TU Wien zwei weitere Weltneuheiten auf dem Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ in Halle 19/20 – Stand C66 vorgestellt:

- „Hot & Sour – die Bioraffinerie der Zukunft“ vereint die Vorteile von Ganzzellen mit enzymatischen und chemischen Katalysatoren in einem einstufigen Hybrid-Bioprozess. Dieses Verfahren ermöglicht die Gewinnung wertvoller Produkte aus organischen Abfallströmen zu wirtschaftlich profitablen Bedingungen.

- Der erste Bio-Chip für Wundheilung: Neueste „Lab-on-a-Chip“-Technologien der TU Wien ermöglichen individualisierte biomedizinische Diagnostik und Therapie, welche die körperlichen Parameter der Einzelperson berücksichtigen und nicht mehr auf Wirksamkeitsprognosen von Medikamenten angewiesen sind, die auf stark nivellierenden statistischen Mittelwerten beruhen.

Rückfragehinweise:

Zu wissenschaftlichen Fragen:

Prof. Bernhard Lendl
Institut für Chemische Technologien und Analytik
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-15140
bernhard.lendl@tuwien.ac.at

Zum Auftritt der TU Wien bei der Labvolution/Biotechnica 2017:
Dipl.-Ing. Peter Heimerl
Stabsstelle Forschungsmarketing
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T: +43-1-58801-406110
M: +43-664-605883320
forschungsmarketing@tuwien.ac.at

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Die wahrscheinlich kleinsten Stabmagnete der Welt
17.10.2019 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination
17.10.2019 | Universität Ulm

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: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Event News

International Symposium on Functional Materials for Electrolysis, Fuel Cells and Metal-Air Batteries

02.10.2019 | Event News

NEXUS 2020: Relationships Between Architecture and Mathematics

02.10.2019 | Event News

Optical Technologies: International Symposium „Future Optics“ in Hannover

19.09.2019 | Event News

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

Dehnbare Elektronik: Neues Verfahren vereinfacht Herstellung funktionaler Prototypen

17.10.2019 | Materialwissenschaften

Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED

17.10.2019 | Physik Astronomie

Dank Hochfrequenz wird Kommunikation ins All möglich

17.10.2019 | Informationstechnologie

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