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R2R Biofluidics

 

Großflächige Herstellung von bioanalytischen Bauteilen mittels Rolle zu Rolle (R2R) Mikro-und Nanoimprinten.

Weltweit steigt der Markt für personalisierte Medizin und medizinische Schnelltests, die direkt vor Ort durchgeführt werden können. Darum gibt es auch einen vermehrten Bedarf an miniaturisierten analytischen Systemen und an vereinfachten Herstellungsmethoden. Gleichzeitig gewinnen zellbasierte Tests an Bedeutung, da man versucht die Kosten für die Herstellung von Arzneien und die Anzahl an Tierversuchen zu reduzieren. Damit solche bioanalytischen Bauteile wirtschaftlich erfolgreich sind, ist es notwendig neue, kostengünstige Produktionstechnologien zu verwenden.

Ziel

Das Herz der Rolle zu Rolle Nanoimprint Anlage

Herstellung von bioanalytischen mikrofluidikbasierten Labors in Chipgröße (Lab on Chip) mittels Rolle zu Rolle (R2R) Nanoimprinten

 

Im EU Projekt R2R Biofluidics werden die bereits erwähnten Herausforderungen (Entwicklung neuer kostengünstiger Schnelltests) folgendermaßen gemeistert:

  • Durch die Entwicklung von mikrofluidischen Systemen für präzise Untersuchungen und kostengünstige Analysen
  • Durch die Anwendung von R2R Technologien zur Hochdurchsatz-Produktion von preiswerten Plastikchips als Lab-on-Chip Analyselabors.

 

 

Technologie

Point-of-Care Diagnostik Chip

 

Eine Rolle zu Rolle-Plattform ist eine industrietaugliche Methode zur Produktion von Plastikbauteilen mit hohem Durchsatz. Es wurde bereits mehrfach gezeigt, dass mittels  R2R Nanoimprinten die sehr hohe erreichbare Auflösung der traditionellen Nanoimprintlithographie mit sehr hohen Produktionsdurchsätzen vereint werden kann.

Diese Kombination macht sich auch das Projekt R2R Biofluidics zu Nutzen, indem eine R2R Pilotlinie für einen kostengünstigen hochdurchsatzfähigen Produktionsprozess zur Mikro- und Nanostrukturierung von bioanalytischen Chips entwickelt und aufgebaut wird.

In diesem Projekt werden zwei Arten von Demonstratoren entwickelt, die das Potential der Technologie zeigen sollen, gleichzeitig ermöglicht der modulare Aufbau der Pilotanlage verschiedenste andere Anwendungen von mikrofluidischen und bioanalytischen Systemen.

Der erste Demonstrator ist ein In-vitro Diagnostikchip, der direkt beim Patienten oder beim Hausarzt verwendet werden kann (Point of Care Diagnostic). Dieser im Projekt entwickelte Chip verfügt über eine höhere Empfindlichkeit als herkömmliche Chips, da geprägte optische Strukturen das entstehende Signal verstärken und zum Detektor lenken.  Durch die R2R Produktion werden die Herstellungskosten reduziert und der Herstellungsdurchsatz drastisch im Vergleich zu bereits am Markt befindlichen Produkten erhöht.

Schematische Darstellung des Neuronenwachstums in strukturierten Zellkultur Platten
Mikrotiterplatte mit strukturiertem Boden

Der zweite Demonstrator dient zum erleichterten Screenen in der Medikamentenentwicklung. Er beinhaltet mikro- und nanostrukturierte untereinander verbundene Kanäle und Reservoirs, bei denen die Oberflächen speziell funktionalisiert wurden, um das Wachstum von Neuronen zu steuern und auszurichten, und auf diese Art einen höheren Durchsatz beim Bewerten des Einflusses von Medikamenten zu ermöglichen.

Vorteile

Vorteile des Rolle zu Rolle Nanoimprintens:

Serienreife:

R2R Prozesse sind bereits in Industrieprozessen verbreitet, z. B: im Grafikdruck

Kostenreduktion:
R2R Technologien ermöglichen eine drastische Reduktion der Einzelstückpreise

Produktivitätssteigerung:
Durch R2R Nanoimprinten kann die Produktivität zur Herstellung von sehr präzisen Mikro-und Nanostrukturen erhöht werden

Flexibilität:
R2R prägen ist sehr vielfältig einsetzbar, unter anderem auch für mikrofluidische Lab-on-Chip Produkte für Diagnostik, Medikamentenentwicklung und Lebensmittelkontrollen

Anwendung

 

Entwicklungen im Projekt, die auch als Einzelservice angeboten werden:

 

 

  • Mikrofluidische Simulationen
  • Design und Layout von Lab-on-Chip Systemen, in-vitro Diagnostikchips, etc.
  • Herstellung von Nano- und Mikrometer Strukturen auf einem kleinflächigen Stempel
  • Aufskalierung von kleinen Stempeln bis hin zu großen rollentauglichen Shims
  • Rolle zu Rolle Mikro- und Nanoimprinten
  • Materialentwicklung mit gut eingestellten und für die jeweilige Anwendung angepassten Eigenschaften
  • Oberflächenmodifikation und Biofunktionalisierung für die gewünschten Anwendungen
  • Erstellung von Konzepten für maßgeschneiderte Rolle zu Rolle Produktionslinien
  • Maßgeschneiderte Auftragsproduktion auf den existierenden Pilotlinien
  • Prozessentwicklung
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