DLS-Feedback-regulierte kontinuierliche Partikelproduktion

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Dietzel
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426328385

Durch die Kombination von steuerbarer mikrofluidischer Nanopartikelerzeugung vom Institut für Mikrotechnik (IMT) der TU Braunschweig mit dem am Mainzer Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM) entwickelten flowDLS soll ein Feedback-regulierter Nanopartikelreaktor realisiert werden, mit dem sich Größe, Größenverteilung und Form der hergestellten Partikel genau einstellen und ein langzeitstabiler Prozess sicherstellen lassen. Das Projekt stützt sich auf langjährige Arbeiten an Lab-on-Chip-Systemen für pharmazeutische Anwendungen am IMT. Bereits in der Forschergruppe "Mikropart" war die Partikelerzeugung, welche in Mikrosystemen unter besonders kontrollierten Bedingungen erfolgen kann, ein zentrales Thema. Dabei ist die notwendige Verifikation von Partikeleigenschaften durch Messung und Zählung bisher nur nach der Präparation in separaten Systemen möglich. Der flowDLS-Prototyp erlaubt bereits eine Partikelmessung im Durchfluss. Das Gerät soll so weiterentwickelt werden, dass in Verbindung mit einer mikrofluidischen Partikelerzeugungseinheit ein benutzerfreundliches System zur Nanopartikelherstellung mit integrierter Analytik entsteht. Das anvisierte System verbindet auf universitärem Niveau entwickelte Methodik mit integrierter analytischer Peripherie des Fraunhofer-Instituts und soll in diesem Vorhaben bis zur Einsetzbarkeit in industriellen Laboren weiterentwickelt werden. Der Anwendungspartner ConSenxus GmbH stammt aus dem Gerätebau und verfügt über jahrzehntelange Expertise auf dem Gebiet der Partikelanalysemethoden. Der besondere Charme des angestrebten Systems liegt in der Flexibilität, da das Gesamtkonzept einzelne Module vorsieht. Eine am System aufsteckbare Mikrofluidik bzw. Messküvette bleibt austauschbar. So kann der Analytikteil später in Kombination mit weiteren Partikelproduktionssystemen verwendet werden. ConSenxus verfügt über nützliche Kontakte sowie nötige Spezialkenntnisse, um das System Ansprüchen potentieller Anwender anzupassen. Das angestrebte Gerät erspart Anwendern, die in die Partikelherstellung in Kleinstmengen einsteigen möchten, eine hausinterne Analytik. Es erweitert damit den in Frage kommenden Anwenderkreis und senkt für den Betreiber die Kosten und den Gesamtaufwand, auch weil kein speziell qualifiziertes Fachpersonal für den Gerätebetrieb notwendig wird. Das System wird über Pumpen an die Versorgung mit Ausgangsstoffen angeschlossen, und nach Wahl der entsprechenden Parameter startet auf Knopfdruck die kontinuierliche Partikelproduktion mit kontinuierlicher Eigenschaftsüberwachung. Es sollen aber nicht nur direkte Anwenderwünsche befriedigt werden; sondern es erschließen sich auch neue Forschungsthemen. So ist zum Beispiel zu erwarten, dass die Verfügbarkeit von Nanoformulierungen, deren Eigenschaftsparameter einerseits steuerbar sind und andererseits in einer Probe wenig Varianz aufweisen, die detaillierte Untersuchung des jeweiligen Einflusses auf die biologische Wirkung erlauben werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Großgeräte: Parylene-Beschichtungsanlage
• Gerätegruppe: 2180 Maschinen für Oberflächenbehandlung (Elektropolieren, Galvanisieren, Lackieren, Sandstrahlen)
• Anwendungspartner: ConSenxuS GmbH
• Kooperationspartner: Dr. Michael Baßler; Professor Dr. Michael Maskos