Was zun?chst aussieht wie eine Platte aus Kunststoff, oft nicht gr??er als ein Daumen, bringt bereits alle notwendigen Komponenten für die Labordiagnostik mit. Das Herzstück der mikrofluidischen Systeme bildet ein Netz von Kan?len. Diese Kan?le sind im Durchmesser zwischen 100 bis 500 ?m gro? und k?nnen Flüssigkeiten wie Zellkulturen oder Blut transportieren und gezielt steuern. ?Wir bezeichnen diese Systeme auch als ?Lab on a Chip‘ und erforschen ihre Nutzung für medizinische Diagnosen und k?nnen sie zur flexiblen Entwicklung von pharmazeutisch relevanten Produkten nutzen“, erkl?rt Prof. Dr. Bahnemann.

Ausschlaggebend dafür ist die M?glichkeit, die Systeme individuell zu fertigen und Biosensorik zu integrieren. Die Funktion eines solchen Biosensors erkl?rt die Forscherin so: ?Es handelt sich dabei um eine biologische Erkennungseinheit, beispielsweise ein Antik?rper, der spezifische Moleküle detektieren kann“. Bindet dieser Antik?rper nun ein bestimmtes Teilchen im Blut eines Patienten, kann eine Diagnose gestellt werden.

Hocheffizient dank Miniaturisierung

Die Arbeit mit Zellkulturen erfordert den Einsatz teurer Kulturmedien, in denen die Zellen wachsen k?nnen. Da die mikrofluidischen Systeme selbst sehr klein sind, werden nur geringe Mengen an Proben und Flüssigkeiten ben?tigt. Dadurch ist es m?glich, einen sehr effizienten, reproduzierbaren und kostengünstigen Arbeitsablauf zu etablieren. Ein weiterer Vorteil ergibt sich direkt aus der Herstellung der Chips: ?Durch die extrem pr?zise Herstellung im 3D-Drucker k?nnen wir die Systeme schnell auf verschiedene Anwendungen anpassen und bleiben dadurch immer flexibel“, resümiert die Leiterin der Arbeitsgruppe.??
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Zahlreiche Anwendungsgebiete

Die Bereiche, in denen mikrofluidische Systeme Anwendung finden k?nnen, sind vielf?ltig. Dadurch, dass sie die gezielte Steuerung von Zellkulturen sowie eine Echtzeit-?berwachung bieten, eignen sie sich besonders im Bereich der personalisierten 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】izin. Die kleinen Chips erm?glichen die flexible Produktion von auf den Patienten zugeschnittenen 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】ikamenten. Durch die hohe Effizienz und die geringen Kosten ist das auch in kleineren Mengen m?glich. Für industrielle Prozesse, in denen biotechnologische Systeme zum Einsatz kommen, bietet die Mikrofluidik ebenfalls gro?es Potenzial: ?Mit der eingebauten Biosensorik l?sst sich die Produktion kontinuierlich überwachen und auf Fehler und Abweichungen sofort reagieren. Das Potenzial ist bereits jetzt extrem gro? und wird zukünftig weiter wachsen“, blickt Prof. Dr. Bahnemann in die Zukunft.

Der neue gegründete Lehrstuhl ?Technische Biologie“ arbeitet an der Schnittstelle zwischen Biologie, Physik und 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】izin. Durch die Arbeit mit modernen, hochaufl?senden 3D-Druckern und die Entwicklung neuer analytischer Methoden unterstützen Prof. Dr. Bahnemann und ihr Team den Ausbau des Forschungsschwerpunkts Lebenswissenschaften an der Universit?t Augsburg.

Vom Computer über den Drucker zur direkten Anwendung im Labor

Der erste Schritt auf dem Weg zum fertigen mikrofluidischen System erfolgt digital. Mit computergestützter Design-Software ist es m?glich, komplexe dreidimensionale Strukturen zu entwickeln. Das Modell wird dann an den 3D-Drucker geschickt, der mit hochaufl?sender Drucktechnologie kleinste, komplexe Kan?le Realit?t werden l?sst. Das Baumaterial ist transparent und biokompatibel und eignet sich somit bestens für die Arbeit mit lebenden Zellen. Die gedruckten Kan?le werden zun?chst mit einem stützenden Wachs gefüllt. Anschlie?end kommt jedes Bauteil in ein Ultraschallbad, wo das Wachs ausgespült wird – dann ist das mikrofluidische System bereit zum Einsatz.