Mikrosensorik & Mikrofluidik

Der Bereich Mikrosensorik & Mikrofluidik beschäftigt sich mit der Miniaturisierung von sensorischen und fluidischen Systemen auf Basis von Silizium, Glas oder Kunststoff und bietet die entsprechenden Technologien dazu an:

Ein Fokus liegt auf der Entwicklung extrem miniaturisierter aktiver Implantate, welche beispielsweise in der Mundhöhle eingesetzt werden können, z. B. der Speichelstimulator Saliwell mit geschlossenem Regelkreis sowie das Medikamentendosiersystem IntelliDrug.

Im Bereich der Mikrofluidik liegt ein Schwerpunkt auf der Realisierung mikrofluidischer Systeme für das Handling von biologischen Zellen, wie z.B. Zelltransport oder Zellseparation.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Integration von Biochips in Lab-on-Chip. Hier verfügt das Fraunhofer IBMT über ein langjähriges Know-how sowie über zahlreiche Technologien für eine biochip-kompatible Aufbau- und Verbindungstechnik sowie für die Realisierung mikrofluidischer Systeme. Die institutsübergreifende Zusammenarbeit innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft erlaubt die kundenspezifische Entwicklung kompletter Analysesysteme.

Mikrofluidische Kanalsysteme mit integrierten Elektroden können entweder aus Kunststoffen oder klassischen MEMS-Materialien wie Silizium oder Glas hergestellt werden. Dabei können sowohl biokompatible Fotolackfolien als auch SU-8 Fotolacke zur Herstellung von Prototypen ebenso wie zur Herstellung kleiner Stückzahlen verwendet werden. Durch die Anwendung eines neuen Rolle-zu-Rolle Heißprägeprozesses in Kombination mit dem Deckeln von geprägten Mikrokanälen durch einen rotativen Laminierprozess wird eine Massenproduktion ermöglicht. Hierfür stehen Materialien wie COC, PC, PMMA, PS u. a. zur Verfügung.

Beispiele:

- Mikroinjektionschip

- Chip zur Separation von Blutzellen

- mikro- und nanostrukturierte Oberflächen zur Beeinflussung des Verhaltens von Zellen

Die Kombination von siliziumbasierten MEMS-Technologien mit Technologien zur Mikrostrukturierung von Glas- oder Polymersubstraten erlaubt die Herstellung miniaturisierter Sensoren und Aktoren. Einen Schwerpunkt bilden Sensoren und Aktoren für medizinische Applikationen, vornehmlich für medizinische Implantate. Bisher lag der Fokus auf miniaturisierten Systemen zur Anwendung in der Mundhöhle.

Beispiele:

- Miniaturisierter Flusssensor für den Einsatz in einem Medikamentendosiersystem

- Speichelsensor für den Einsatz in der Mundhöhle

Durch Mikrofluidik und Biochip-kompatible Aufbau- und Verbindungstechniken wird es ermöglicht einen einfachen Biochip in einen für den Anwender handhabbaren Biosensor zu überführen. Verschiedene Konzepte und Technologien zum Transport von Flüssigkeiten zum Biochip und zur Realisierung der fluidischen Schnittstelle zum Anwender sind verfügbar. Das Design der Schnittstelle trägt der Tatsache Rechnung, dass bei der Probeninjektion nur die Einwegkartusche selbst kontaminiert wird. Desweiteren sind Konzepte und Technologien für die Realisierung einer einfachen und kostengünstigen elektrischen Schnittstelle zwischen Biochip und Auswerteinstrument verfügbar. Die eingesetzten Aufbau- und Verbindungstechniken erlauben eine strikte Trennung zwischen fluidischen Kanälen und elektronischen Komponenten sowohl auf dem Biochip als auch im kompletten Lab-on-a-Chip.

Beispiele:

- Kapseln eines multianalytischen Biochips bestehend aus einem Array von neun monolithisch integrierten Optokopplern

- Kapseln eines Resonator-Biochips aus Silizium