Diagnostische Geräte werden immer kleiner, mobiler und schneller. Der Mikrotechnik-Spezialist ThinXXS entwickelt und fertigt scheckkartengroße Minilabore mit Mikro- strukturen aus Kunststoff.
Bei der Miniaturisierung der Point-of-Care-Diagnostik spielt die Mikrofluidik eine wichtige Rolle. Mikrofluidik steht für die Skalierung makroskopischer Prozesse beim Umgang mit Flüssigkeiten und Gasen in den mikroskopischen Bereich; kleinste Fluidvolumina werden gewonnen, transportiert, verarbeitet und analysiert.
Die ThinXXS Microtechnology AG (Compamed, Halle 8a, Stand J25) aus Zweibrücken entwickelt und fertigt mikrotechnische Komponenten und Systeme auf Kunststoffbasis – beispielsweise Lab-on-Chips. Mittels dieser Systeme wird die Funktionalität eines Labors auf einem nur scheckkartengroßen Einmal-Artikel aus Kunststoff nachempfunden. Im Vergleich zu anderen Materialien wie Glas oder Silizium kann Kunststoff kostengünstiger verarbeitet werden. Die im Mikrospritzguss abgebildeten geometrischen Funktionsstrukturen und -kanäle betragen bis zu 1/1000 eines Haardurchmessers. Dimensionen von wenigen Mikrometern bis hin zu wenigen hundert Nanometern werden präzise in Kunststoff realisiert.
Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Lab-on-Chips sind vielfältig. So ist die Entwicklung eines Lab-on-Chip-Systems für die Blutdiagnostik realisierbar, das alle Prozessschritte – von der Probenaufnahme über die Separation, das Mischen mit Reagenzien, die Analyse und die Aufnahme in ein Abfallbehältnis – auf einem einzigen Chip von wenigen Quadratzentimetern vereint. Das Ziel dieser miniaturisierten Analysesysteme ist die Integration komplexer Aufgaben in eine einfache, in wenigen Fertigungsschritten herstellbare Vorrichtung. Die Lab-on-Chips aus Kunststoff können sowohl Standardformaten entsprechen als auch frei wählbare Abmessungen aufweisen. Das Material wird je nach Anwendung ausgewählt. Die Veredelungsprozesse reichen von der Oberflächenmodifikation und Deckelung über das Aufbringen von Elektroden und Sensoren bis zur Integration von Mikropumpen.
Für Sophion Bioscience A/S entwickelte das Unternehmen einen Mikrofluidik-Chip, der die aufwendige Suche pharmazeutischer Unternehmen nach Wirkstoffen erleichtern und den Prozess der Medikamentenentwicklung beschleunigen soll. Die QPlate ist das Herzstück in Sophions QPatch HT und QPatch-16 System. Diese Systeme erlauben die bis zu 48-fache, vollautomatische Messung der elektrischen Ströme durch die Ionenkanäle von Zellmembranen. Ionenkanäle sind für die Wirkstoffentwicklung wichtige Indikatoren, da das kontrollierte Öffnen und Schließen der Kanäle therapeutische Bedeutung haben kann. Bislang wurden solche Messungen zeit- und arbeitsintensiv manuell ausgeführt. Der neue Chip vereint die Vorteile verschiedener Herstellungsverfahren: den Mikrospritzguss, die Mikrostrukturierung von Silizium und die Leiterplattentechnologie. Das Ergebnis ist ein Mikrolabor auf einem Chip, das mehr Funktionen integriert als jedes vergleichbare, im Markt befindliche Mikrofluidik-Bauteil.
Christian Kirsch Fachjournalist in Zweibrücken
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• Lab-on-Chip
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