Mikrofluidiksysteme – Bio-MEMS

 

Vorstellung der Vorlesung

Mikrofluidische Ventilstation Urheberrecht: IWE 1 Mikrofluidische Ventilstation

Die Mikrofluidik ist ein Teilbereich der Mikrosystemtechnik, im englischen MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) genannt, in dem kleinste Gas- oder Flüssigkeitsvolumen (10-9 – 10-18 l) in Kanälen mit µm-Dimensionen manipuliert werden. Mi-krofluidische Systeme werden für chemische, biologische und biotechnologische Anwendungen im Englischen „Bio-MEMS“ genannt. Als Beispiele seien miniaturisierte multifunktionelle Analyselabore zu nennen, in denen (bio-)chemische Protokolle in einem einzelnen Chip (Lab-on-a-chip) integriert werden. In mikrofluidischen Systemen können Einzelzellen sortiert und charakterisiert werden. Weiterhin können mit mikrofluidischen Systemen reproduzierbar kleinste Kompartimente (Tropfen) gebildet werden, in denen z.B. Enzymkinetiken untersucht werden. Mithilfe von Mikroelektroden können Immunoassays realisiert werden, die eine sinnvolle Alternative zum fluoreszenzbasierten Nachweis nutzen.

Die Vorlesung geht im Wesentlichen auf die Grundlagen und Entwicklungen von mikrofluidischen Bauelementen und Systemen ein, stellt verschiedene Plattformtechnologien vor und fokussiert in der zweiten Hälfte auf elektrische Sensor- und Aktorprinzipien. Schwerpunktmäßig werden aktuelle Anwendungen aus der roten Biotechnologie vorgestellt und eingehend diskutiert.

Die Vorlesung bietet den Einstieg in einen innovatives, stark wachsendes Forschungs- und Entwicklungsfeld, das bereits in vielen Produkten erfolgreich vermarket wird.

 

Inhalt der Vorlesung

Mikrofluidischer Spiralfilter zur Sortierung von Einzelzellen nach ihrer Größe Urheberrecht: IWE 1 Mikrofluidischer Spiralfilter zur Sortierung von Einzelzellen nach ihrer Größe
  • Einführung
  • Grundlagen von Fluiden
  • Herstellungsmethoden von
  • Strömungsmechanik für mikrofluidische Systeme, Anwendungen der Navier-Stokes-Gleichung
  • Druckgetriebene Mikrofluidiksysteme: Ventile, Pumpen, Dosierer
  • Diffusion und Mischung in Mikrokanälen
  • Papier-basierte Mikrofluidiksysteme
  • Tropfen und digitale Mikrofluidiksysteme (electrowetting)
  • Elektrische Sensorik (Zyklovoltammetrie, Impedanzspektroskopie, Redox-Recyling für die Charakterisierung von Zellen, Zellkulturen, Immunoassays, Blutparamtern, u.a.)
  • Akustische Oberflächenwellen zur Manipulation von Zellen
  • BIO-MEMS und Magnetismus (Manipulation von Zellen mithilfe magnetischer Felder)
  • Vorstellung aktueller Forschungsprojekte aus der AG Schnakenberg
 

Angebot und Termine

Mikrofluidisches System mit Adapter zur on-line Vermessung der Leukozytentransmigration durch Endothelzellschichten Urheberrecht: IWE 1 Mikrofluidisches System mit Adapter zur on-line Vermessung der Leukozytentransmigration durch Endothelzellschichten

Die Vorlesung „Mikrofluidiksysteme – Bio-MEMS“ wird in zwei Studiengängen angeboten:

  1. Masterstudiengang (M.Sc.) Elektrotechnik, Informationstechnik u. Technische Informatik, Modulkatalog Wahlfächer und Modulgruppe C in der Vertiefungsrichtung Biomedizinische Technik
  2. Masterstudiengang (M.Sc.) Biotechnologie, Molekulare und Angewandte Biotechnologie, Wahlmodul „Moderne bioverfahrenstechnische Methoden“. Voraussetzung ist die erfolgreiche Teilnahme an Modul 5 und Modul 11 des Bachelor-Studiengangs Molekulare und Angewandte Biotechnologie oder äquivalente Veranstaltungen. Hier wird die Vorlesung nur im WS angeboten.

Weiterführende Informationen, wie auch Vorlesungszeiten und Veranstaltungsort, sind im Campus-System der RWTH Aachen oder direkt bei Herrn Prof. Dr. Schnakenberg erhältlich.