Herstellung von Biosensoren zur Detektion von Antibiotika – „AquaNOSE"

Im Projekt AquaNOSE werden neue innovative und vorangeschrittene Prozesse, basierend auf Tintenstrahldruck, Spritzguss, Mikroelektronikfertigung und additiver Mikro-/Nanofertigung untersucht. Zu Demonstrationszwecken wird dabei eine „µf-MEMS cartridge" gefertigt und vervielfältigt, welche die Konzepte aus gedruckter Elektronik, Spritzguss, molekular geprägten Polymeren und Nanoimprintlithographie verdient.

Ausgangssituation

Die Disziplin der Mikrofluidik beinhaltet die technische und wissenschaftliche Untersuchung von Systemen, welche Flüssigkeiten oder allgemein Fluide im Mikrometer/Mikroliter Maßstab manipulieren. Im einfachsten Fall besteht ein solches System aus Analysenkammern und Reservoirs welche über Mikrokanäle verbunden sind. Mithilfe eines „Lab-on-a-chip device" (LOC), eine Untergruppe mikrofluidischer Systeme ist es möglich Fluide im Mikrometerbereich zu manipulieren, chemische Schnellanalysen zu tätigen und diese mit einem geeigneten Gerät auszulesen. Die Vorteil der Miniaturisierung von Messsystemen, wie in diesem Fall besteht darin, kleine Probengrößen analytisch untersuchen zu können, dabei auch handliche Messgeräte zu verwenden. Damit geht ein geringer Stromverbrauch, einfache Parallelisierung von Messungen und kleine Prozessgrößen einher.

Stand der Technik Methoden der Nanotechnologie, Prototypenentwicklung und Integration von funktionellen Elementen im Mikro-/Nanometer Bereich sind mitunter komplex, zeit- und kostenintensiv um mikrofluidische Systeme zu realisieren. Dies beinhaltet komplexe, maßgeschneiderte Mikroelektronik Fertigung und Einsatz von teuren Erkennungsstrategien basierend auf Biorezeptoren. Das Projekt „AquaNOSE" setzt sich das Ziel, die Lücke zwischen neuartigen Konzepten und Ideen der Grundlagenforschung und der Produktion von mikrofluidischen Systemen zu schließen.

Ziele/Herausforderung

Um die Übersetzung neuer innovativer µf-MEMS Konzepte bis zur Marktreife voranzutreiben, werden in AquaNOSE folgende Zeile untersucht:

• Erzeugung künstlicher Rezeptoren basierend auf molekular geprägten Polymeren
• ertigung von maßgeschneiderten massensensitiven Sensor Chips
• Inkjetunterstützte Spritzguss-Fertigung eines mikrofluidischen Systems
• Demonstration des finalen µf-MEMS

(geplante) Ergebnisse/Nutzen

Der unmittelbare Nutzen für die involvierten Partner kann folgendermaßen zusammengefasst würden:

• Potentieller Einsatz des entwickelten Prototypen in entsprechender Umgebung. Eine Feldstudie in einer Tiroler Kläranlage soll die Einsatzfähigkeit des AquaNOSE Systems demonstrieren.
• Entwicklung einer neuer Generation von µf-MEMS-Produkten für den "Point-of-Care" Markt. Ein Wettbewerbsfähiger Vorteil der teilnehmenden österreichischen Firmen ist zu erwarten, welches in weiterer Folge zu einer erhöhten Lebensqualität führt.
• Erhöhte Kosteneffizienz und Reduktion der Produktionszeit (etwa 50%)
• Umweltfreundliche Herstellungsverfahren (z.B.: Inkjet Druck benötigt etwa 90% weniger Material i.V. zu etablierten Verfahren)
• Optimierte und effiziente Herstellungsmöglichkeiten durch smarte, synergetische Kombination auf Spritzguss und additiver Fertigung.
• Steigerung von Innovationspotential, sowie Verständnis im speziellen Bereich der µf-MEMS Fertigung mit integrierter Funktionalität
• Erhöhung von hochspezialisierten Qualitatsjobs (ca. 20) im entsprechenden Bereich, basierend auf den unmittelbaren Projektergebnissen.

Fördergeber/Programm

bmvit, Produktion der Zukunft (24. Ausschreibung, 2017)
Abwicklung durch FFG

Stand: April 2018

Projektlaufzeit: 01.04.2018 - 31.03.2021

Profactor GmbH
Dr. Leo Schranzhofer
E-Mail: leo.schranzhofer@profactor.at

ProjektpartnerInnen

• Universität Wien
• KDG Opticomp
• Biomensio Ltd.