Synthesetechnologien

Für eine Reihe von chemischen Reaktionen hat sich die Verwendung von mikrofluidischen Modulen als Reaktionsräume bewährt und etabliert. Insbesondere die hohen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisse von bis zu 50.000m2/m3 gewährleisten in Mikrokanälen einen intensiven Masse- und Wärmeaustausch. Im Vergleich zu klassischen Batch-Verfahren bewirkt dies in Abhängigkeit vom Reaktionsmechanismus eine erhebliche Erhöhung des Produktumsatzes und der Produktausbeute pro Zeiteinheit. Mit mikrofluidischen Systemen lassen sich unter Verwendung geeigneter Materialien die Prozessfenster deutlich vergrößern. Dies geht einher mit einer signifikanten Verringerung von Ausgangsstoffen und Lösungsmitteln, was einerseits die Nachhaltigkeit erhöht und andererseits die Produktionskosten senkt. Sogenannte „Small scale plants“ sind in der Industrie mehr denn je gefragt.

Die mikrofluidischen Reaktionsmodule sind je nach Anwendung vielfältig gestaltet und reichen von Schlauch-basierten Systemen über Chip-basierte bis hin zu Sonden-basierten Systemen.  Neben dem etablierten kontinuierlichen Fließregime kommt vor allem die Tropfen-basierte Mikrofluidik für die Syntheseprozesse zum Einsatz. Die in den dabei entstehenden Nano- bis Mikroliter großen Chemo-Reaktoren ablaufenden Syntheseprozesse können online im Hochdurchsatz verfolgt werden, was für die Prozesssteuerung enorm vorteilhaft ist.

Konkrete Anwendungen der mikrofluidischen Reaktionsmodule reichen von der Partikelsynthese für „Drug-Release“- oder „Drug-Delivery“-Systeme über die Entwicklung von Pharmaka auf der Basis chemoenzymatischer Umsetzungen bis hin zu komplexen katalytischen Prozessen.