Strömungs- und Temperaturuntersuchungen an einer mikroakustischen 2D-Einzelzellanalyseanordnung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Cierpka; Dr. Hagen Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417890455

Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, eine 2D-Einzelzellanalyseanordnung basierend auf akustischen Oberflächenwellen (SAW) zu charakterisieren. Dabei wird erstmalig die Position der Zellen, die Strömungsgeschwindigkeit der sie umgebenden Flüssigkeit sowie die lokale Temperaturverteilung mit neuartigen, örtlich hochauflösenden Messtechniken untersucht, um detaillierte Erkenntnisse zum Einfluss hochfrequenter Schallwellen (>100 MHz) auf Flüssigkeiten und die darin suspendierten korpuskularen Bestandteile (Partikel, Zellen) zu erhalten. Durch experimentelle Charakterisierungen der SAW-Felder in der fluidbeladenen Mikrokammer mittels Laser-Doppler-Vibrometrie und Messungen der Geschwindigkeits- und Temperaturverteilung mit der APTV, sollen mikroakustische, strömungs- und thermodynamische Fragestellungen gezielt untersucht und deren Abhängigkeiten herausgestellt werden. Dies soll durch eine Erarbeitung von Modellen zur numerischen Simulation lokaler Druck- und Strömungsgradienten unterstützt werden. Anhand der Ergebnisse soll es zukünftig möglich sein, Design- und Anwendungskriterien für eine 2D-Einzelzellanalyseanordnung abzuleiten, die nicht nur einen stabilen Betrieb der Anordnung gewährleisten sondern auch im Dauerversuch eine geringe mechanische- und thermische Belastung der Zellen versprechen. Dabei soll im beantragten Zeitraum die Untersuchungen auf nicht-biologische Modellsysteme beschränkt bleiben, um zunächst die strömungsphysikalischen Fragestellungen ohne die zusätzliche Komplexität bei der Verwendung lebender Zellen (inkl. Nährstoffzuführung, nicht sphärische Zellen, Zellvitalität, etc.) zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen