Mikrofluidik

Die Mikrofluidik beschäftigt sich mit dem Verhalten von Fluiden (Flüssigkeiten, Gase) im Mikro- und Nanobereich. Dort dominieren Effekte, die in der klassischen makroskopischen Fluidik keine Rolle spielen bzw. vernachlässigt werden. Das hat zur Folge, dass sich auch das Verhalten von Fluiden wesentlich zwischen Mikro- und Makrobereich unterscheidet. Das macht sich beispielsweise durch Kapillarkräfte bemerkbar, bei denen die Oberflächeneigenschaften von Fluiden (z. B. die Oberflächenenergie) im Vergleich zu deren Volumeneigenschaften (z. B. die Masse) die dominierende Rolle spielen. Oder durch dielektrophoretische Kräfte, die Partikel und Zellen berührungslos bewegen können, indem hohe elektrische Feldstärken durch Mikroelektroden generiert werden.

Wir nutzen solche Effekte sowohl für Entwicklung als auch für Anwendung, Erforschung und Charakterisierung von Bioreaktoren im Bereich Mikro- und Nanolitern mit neuartigen Eigenschaften. Durch die Miniaturisierung sind wir in der Lage, die Bioreaktoren in hoher Zahl parallel (Modified Hanging Droplet) und seriell anzuordnen (pipe based bioreactors) anzuordnen, aber auch neuartige optische (Lichtblattmikroskopie), spektroskopische und elektroimpedimetrische Detektionsprinzipien anzuwenden. Ein weiterer Anwendungsschwerpunkt sind die miniaturisierten Synthesetechnologien.

Die technische Realisierung der auf der Basis von CAD-Programmen entwickelten Bioreaktionssysteme erfolgt mit hochpräzisen Fertigungsmethoden (CNC-Fräsen, CNC-Drehen). Topografische Oberflächenmodifikationen während der Fertigung sowie spezifische Oberflächenbeschichtungen nach der Fertigung ermöglichen einen breiten Anwendungsbereich der Bioreaktionssysteme für einphasige (beispielsweise für Perfusionssysteme) und mehrphasige Fluide (Tropfen-basierte Mikrofluidik).