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Revolution in der Mikrofluidik – Fellows der School of Soft Matter Research entwickeln neue Technik

Bereits vor 20 Jahren träumte man in der Mikrosystemtechnik von blitzschnellen und unkomplizierten Blutuntersuchungen, DNA-Bestimmungen und anderen aufwendigen Analysen in kleinsten Volumina. Das Minilabor auf dem Mikrochip, das vor allem in der personalisierten Medizin mit maßgeschneiderten Therapien für den einzelnen Patienten zum Einsatz kommen sollte, schien greifbar nahe. Doch dann stockte die Entwicklung. Den Ingenieuren gelang es nicht, die winzigen Flüssigkeitsmengen im Nano- und Mikroliterbereich gezielt und reproduzierbar in den Chip zu bringen und auf den Chips hin und her zu bewegen. Luftblasen können die feinen Kanäle blockieren und von einem geregelten, reproduzierbaren Flüssigkeitstransport in den Kapillaren konnte oftmals keine Rede sein, genauso wenig wie von aussagekräftigen Versuchergebnissen.

Dieses Problem konnten Andreas Manz und Gerald Urban, beide Alumni der FRIAS School of Soft Matter Research, nun gemeinsam mit Paul Vulto, einem ehemaligen Doktoranden von Prof. Urban, lösen. Die Forscher benutzen schmale Streifen, sogenannte Phaseguides, die eine Kapillardruckbarriere darstellen, und platzieren sie gezielt an bestimmten Stellen in den Mikrokanälen. Dadurch können sie unterschiedlichste Flüssigkeiten gezielt durch die schmalen Leitungen führen und zudem die gesamte Luft aus den Kanalsystemen herausleiten.  Besonders interessant für die Mikrofluidik ist dieser Ansatz, weil die Verteilung der Flüssigkeiten über die geschickte Nutzung von Kapillarkräften gesteuert wird, ohne dass Mikropumpen eingesetzt werden müssten.

Bei den Kolleginnen und Kollegen von Manz und Urban stößt die neue Methode auf großes Interesse. Manche sprechen sogar von einer Revolution in der Mikrofluidik, und so gehört die Publikation, die im April in der Zeitschrift „Lab on a Chip“ veröffentlicht wurde, inzwischen zu den Top Ten der aus dem Wissenschaftsportal heruntergeladenen Artikel.

Phaseguides: a paradigm shift in microfluidic priming and emptying
Paul Vulto, Susann Podszun, Philipp Meyer, Carsten Hermann, Andreas Manz and Gerald A. Urban
Lab Chip, 2011, 11, 1596-1602
DOI: 10.1039/C0LC00643B

06/2011