Oberflächen nach Maß
Mikrosystemtechnik für biomedizinische Anwendungen
Miniaturisierte Systeme für personalisierte Diagnostik und dezentrale Analytik
Das IOM entwickelt mikrostrukturierte und mikrofluidische Systeme für biomedizinische Anwendungen. Ziel ist es, funktionale Devices zu realisieren, die komplexe Analysen auf kleinstem Raum ermöglichen und perspektivisch eine personalisierte und dezentrale medizinische Versorgung unterstützen.
Entwicklung mikrofluidischer Systeme und Komponenten
- Design und Herstellung von mikrofluidischen Devices und Lab-on-a-Chip-Systemen
- Entwicklung neuer Polymermaterialien und funktionalisierter Mikrostrukturen
- Integration verschiedener Funktionen in kompakte und skalierbare Systeme
- Aufbau von Prototypen für biomedizinische Analytik und Diagnostik
Fertigungstechnologien und Prozessentwicklung
- UV-Imprint-Technologien (Rolle-zu-Rolle und Platte-zu-Platte)
- Drop-on-Demand-Druckverfahren (z. B. Cryodruck)
- Kombination verschiedener Verfahren für Prototypen- und Serienfertigung
- Entwicklung effizienter Prozesse für skalierbare Produktion
Funktionalisierung und Integration neuer Materialien
- Integration von Elektrodenmaterialien, adsorptiven Phasen und molekularen Schaltern
- Einbindung von Biomaterialien und funktionalisierten Gelen
- Nutzung von stimuli-responsiven und hybriden Kompositmaterialien
- Strahlenchemische Oberflächenmodifizierung, z. B. mittels molekularer Template
Beitrag zu personalisierter Medizin und Analytik
- Entwicklung von Systemen für dezentrale Diagnostik (Point-of-Care)
- Miniaturisierung komplexer Analyseverfahren
- Grundlage für schnellere, individuell angepasste medizinische Entscheidungen
- Beitrag zur Überführung neuer Technologien in anwendungsnahe Geräte
Publikationshighlights
E. Gärtner, F. Schell, L. Nitschke, R. C. Okafor, C. Zwahr, C. Hackl
Replicative production of multifunctional microfluidic polymer films for biomedical disposables
Procedia CIRP 125 (2024) 207-212, https://doi.org/10.1016/j.procir.2024.08.036
Die zunehmenden Anforderungen an die Reproduzierbarkeit und Präzision von Lab-on-a-Chip-Systemen im Bereich der Biowissenschaften erfordern innovative Verfahren zur selektiven Oberflächenfunktionalisierung von Polymerfolien. Die gezielte laserbasierte Mikro- und Nanostrukturierung von Replikationswerkzeugen, insbesondere durch Direct Laser Interference Patterning, ermöglicht die Erzeugung lokaler benetzungsrelevanter Eigenschaften wie hydrophober oder hydrophiler Oberflächen. Die so hergestellten funktionellen Mikrostrukturen werden erfolgreich durch UV-Imprinting auf Polymerfolien übertragen und der Einfluss auf das Benetzungsverhalten verifiziert.
R. Garmasukis, C. Hackl, C. Dusny, C. Elsner, A. Charvat, A. Schmid, B. Abel
Cryo-printed microfluidics enable rapid prototyping for optical-cell analysis
Microfluidics and Nanofluidics 27 (2023) 5, https://doi.org/10.1007/s10404-022-02613-4
Cryoprinting stellt eine innovative und flexible Rapid-Prototyping-Methode zur Herstellung mikrofluidischer Chips dar, bei der die Mikrokanalstrukturen durch eine kontrollierte Abscheidung wässriger Mikrotröpfchen als temporäre Eismikrostrukturen und anschließende Verkapselung mit einem UV-härtenden Polymer erzeugt werden. Die so hergestellten Mikrofluidikchips werden erfolgreich zur mikrofluidischen Kultivierung und quantitativen fluoreszenzmikroskopischen Analyse verschiedener pro- und eukaryotischer sowie phototropher Zelltypen angewendet, dies unterstreicht das Potenzial der Drucktechnologie für biologische mikrofluidische Anwendungen.
T. John, J. Adler, C. Elsner, J. Petzold, M. Krueger, L.L. Martin, D. Huster, H.J. Risselada, B. Abel
Mechanistic insights into the size-dependent effects of nanoparticles on inhibiting and accelerating amyloid fibril formation
Journal of Colloid and Interface Science 622 (2022) 804-818, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.04.134
Die Aggregation von Peptiden zu Amyloidfibrillen spielt eine zentrale Rolle bei altersbedingten Erkrankungen wie Alzheimer und Typ-2-Diabetes und wird stark durch Grenzflächen beeinflusst. Die Studie zeigt, dass Größe und Krümmung von Goldnanopartikeln die Fibrillenbildung peptidspezifisch steuern. Experimente und Simulationen belegen, dass hohe Oberflächenkrümmungen prefibrilläre Strukturen destabilisieren, was wichtige Ansatzpunkte für das Design zukünftiger nanostrukturierter Materialien liefert.
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung beidseitig mikrostrukturierter Verbundfolien, B. Gründig, C. Elsner, B. Abel, (2013), DE102013203829.1, DPMA
Patentschrift
Verfahren zur Herstellung eines Mikrosystembauteils, A. Charvat, C. Elsner, B. Abel, (2017), 10 2017 130 947.0, DPMA
Patentschrift
Ausstattung
Verschiedene Replikationsanlagen für UV-Imprinting im Batch-Verfahren (Platte-zu-Platte) und im kontinuierlichen Verfahren (Rolle-zu-Rolle)
3D-Drucker für Cryodruck (Drop-on-Demand, UV-InkJet)
UV-Bandanlage
Filmapplikation
Atmosphären-Plasma
Methoden zur mechanischen, optischen und thermischen Charakterisierung von Polymerfilmen
Themen Promotions- Master- und Bachelorarbeiten
Akademische Qualifikationsarbeiten zu aktuellen Fragestellungen werden laufend vergeben. Bei Interesse kontaktieren Sie bitte Prof. Dr. S. G. Mayr.
Ansprechpartner:
