Mikrochip als Flaschenschiff


Vergleichbar mit der Mikroelektronik, wo Elektronen durch winzige Leiterbahnen gelenkt werden, sollen chemische Reaktionen künftig in mikrofluidischen Systemen, das heißt in Kammern und Kanälen von wenigen Mikrometern Durchmesser, ablaufen. Mit solchen "Labs on a Chip" lassen sich DNA-Sequenzen oder Blutproben schneller und effizienter analysieren.

Forscher um Clemens Bechinger, Professor am 2. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart und Fellow am Max-Planck-Institut für Metallforschung, und David Marr, Wissenschaftler an der Colorado School of Mines, haben Kolloidteilchen als Bausteine in die Kanäle auf den Chip geschleust. Die Teilchen enthalten Eisenoxid und lassen sich daher Mithilfe eines Magnetfeldes zu größeren Aggregaten zusammenfügen und als Mikromaschinen in Bewegung setzen.

Den Wissenschaftler gelang es, die Teilchen so zu magnetisieren, dass sie sich zu Rauten oder Zahnrädern gruppierten. Die Geometrie bestimmt die Funktion der Aggregate: Eine Raute gibt durch Hin- und Herkippen jeweils eine Öffnung frei und wirkt somit als Ventil. Wirbelt sie dagegen durch eine Kammer mit zwei Zuflüssen, verrührt sie einströmende Flüssigkeiten. Angetrieben wird der Mikrorührer dabei ebenfalls von einem Magnetfeld, das parallel zum Chip mit dem oder gegen den Uhrzeiger rotiert. Auf diese Weise rollen die Stuttgarter Forscher auch ein Zahnrad durch einen Kanal mit einer gezackten Wand. Das Rädchen, das den Kanal komplett verschließt, schiebt eine Flüssigkeit dabei mal in die eine und mal in die andere Richtung und arbeitet wie eine Pumpe kombiniert mit Ventilen.

Mit dem neuen Verfahren lassen sich bis zu 5.000 Pumpen auf einem Quadratzentimeter unterbringen.

COMPAMED.de; Quelle: Universität Stuttgart