Programmierbare Apertur für die Resistive Erfassung von Nanopartikeln

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Dietzel
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Mikrosysteme
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505646011

Die Anwendungen von Nanopartikeln sind vielfältig und reichen von kratzfesten Beschichtungen und elektronischen Komponenten bis hin zu nano-medizinischen Therapien. So sind Lipid-Nanopartikel von besonderem Interesse für die Verkapselung schwer wasserlöslicher Wirkstoffe und sind inzwischen ein wichtiger Bestandteil von COVID-19 mRNA-Impfstoffen. Um die Zuverlässigkeit der Produkte sowie die Wirksamkeit und Sicherheit der Therapien zu gewährleisten, sind Methoden zur Kontrolle der Qualität von Nanopartikeln von großer Bedeutung. Ziel des PARS-Projekts ist die Entwicklung einer resistiven Messmethode auf der Grundlage einer programmierbaren Öffnung, die teilweise durch ein elastomeres Material definiert ist, dessen Form durch drahtlos gesteuerte bistabile Mikroaktuatoren lokal verformt wird. Diese werden durch Elemente aus einer Formgedächtnislegierung (SMA) aktiviert, die über wellenlängenselektive Wellenleiter optisch mit Laserstrahlen angesprochen werden können, wodurch ihre unabhängigen stabilen Zustände gesteuert werden. Die Wahl der optischen Energieversorgung und -steuerung wurde getroffen, um Störungen der schnellen resistive Impulssignale mit geringer Größe vor der Verstärkung zu vermeiden. Die Widerstandsmessung von Partikeln mit Hilfe einer Apertur in Form einer Pore mit digital kontrollierten lokalen Querschnitten und mehreren Mikroelektroden in einem mikrofluidischen Aufbau soll demonstriert werden. Die aus verschiedenen Porenpositionen gewonnenen Signale liefern Fingerabdrücke, die nicht nur Rückschlüsse auf die Größe, sondern auch auf die Morphologie der einzelnen Partikel und die Zusammensetzung heterogener Partikelpopulationen erlauben. Auf der Grundlage dieses Konzepts werden längerfristig auch die Sortierung kleiner Partikel nach Größe und Morphologie und die Integration mit der mikrofluidischen Nanopartikelproduktion sowie Impedanzmessungen, die auch die dielektrischen Partikeleigenschaften anzeigen, in Betracht gezogen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Frédéric Lamarque; Professor Dr. Andreas Zeinert