Neue additive Fertigung von Lab-on-Chip-Anwendungen – PrintLab
Am 01.05.2021 ist am IUTA das Forschungsprojekt „Neue additive Fertigung von Lab-on-Chip-Anwendungen – PrintLab“ gestartet.
Im Laborumfeld wird die Miniaturisierung in den Mikro- bzw. Nanometermaßstab als „Lab-on-Chip“ (LoC) bezeichnet. LoC-Systeme bzw. „Westentaschenlabore“ sind seit vielen Jahrzehnten im Fokus wissenschaftlicher Forschung. Diese umfassen u. a. die Entwicklung von komplexen Mikrofluidik-Chips auf der Basis von Glas. Neben den offensichtlichen Vorteilen der Miniaturisierung, wie geringerem Ressourcenverbrauch, Portabilität und erhöhter Sicherheit, ist eines der vielversprechendsten Eigenschaften integrierter Westentaschenlabore die hohe Reaktions- und Analysengeschwindigkeit mit entsprechend großem Potenzial zum Hochdurchsatzscreening. Das vordergründige Ziel, möglichst alle Prozesse des Labors auf einem Chip zu implementieren, konnte allerdings aufgrund der Komplexität der differierenden Prozesse nur in geringem Umfang für industrielle Anwendungen realisiert werden. Bezogen auf die Chip-Integration eines analytischen Workflows liegen diese Probleme z. B. in der Verarbeitung unterschiedlicher Materialien, der Integration komplexer Strukturen und der Funktionalisierung. Fertigungstechniken wie z. B. Selektives Laser Etching (SLE) oder Fotolithografie ermöglichen zwar die Fertigung von Mikrokanälen, Anschlusstechniken oder Interfaces zur Einbindung peripherer Analysengeräte sind jedoch nicht zu realisieren, ohne auf konventionelle spanende Fertigungsverfahren zurückgreifen zu müssen. Zudem sind angewandten „konventionellen“ Verfahren zur Herstellung von mikrofluidischen Chips, wie z. B. Nass- und Trockenätzen oder das Mikrosandstrahlen, aufgrund eines mehrstufigen Produktionsprozesses kostenintensiver.
Vor diesem Hintergrund hat das marktorientierte INNO-KOM Forschungsvorhaben „Printlab“ zum Ziel, Lab-on-Chip-Module zur Mischung (Synthese und chemische Reaktionen), Trennung von Gemischen und Detektion sowie eine Chip-Modul-Halterung mit Hilfe der additiven Fertigung herzustellen. Hierdurch soll es ermöglicht werden, die einzelnen Chip-Module in beliebiger Anordnung miteinander zu kombinieren. Zudem erlaubt die Basisstation die Kopplung der Lab-on-a-Chip-Module an bestehende Labor-Analysengeräte wie Flüssigkeitschromatografie-Systeme sowie massenspektrometrische Detektoren. Dabei wird eigens zur Herstellung der Chip-Module eine Materialextrusionsanlage (MEX) entwickelt.
Forschungsstelle(n): IUTA
Projektleitung: T. Werres
Förderhinweis:
Das Forschungsprojekt „Neue additive Fertigung von Lab-on-Chip-Anwendungen – PrintLab“ (FKZ: 49MF210010) wird über die Projektförderung „INNO-KOM“ durch den Projektträger EuroNorm GmbH vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
