Rolle zu Rolle Druck mikrostrukturierter biokompatibler Multischichten aus Graphen und Proteinen für biomedizinische Anwendungen (MERANET-BIOGRAPHY)

Problemstellung Biosensoren sind für den Einsatz in der Medizin und der Umwelttechnik zunehmend relevant, um beispielsweise neue Medikamente einfach und zuverlässig zu testen oder das Zellwachstum in veränderten Umweltbedingungen schnell erkennen zu können. Die Funktionalität der Biosensoren basiert auf Elektroden, auf die Proteine aufgebracht sind, die sich abhängig von der Messaufgabe verändern und Signale an diese Elektroden abgeben. Aufgrund seiner katalytischen Aktivität, Leitfähigkeit, Biokompatibilität und Transparenz ist Graphen für viele Biosensoren das ideale Elektrodenmaterial. Um Biosensoren industriell mit diesem neuartigen Werkstoff mittels Druckverfahren herstellen zu können, wurden Methoden für die zuverlässige und automatisierte Produktion von Elektrodenstrukturen und deren Beschichtung entwickelt. Ziel Ziel des Verbundprojekts M-era.Net BIOGRAPHY war die Entwicklung einer innovativen Graphen-Tinte. Diese kann mittels eines neuartigen Druckverfahrens auf Kunststofffolien industriell zu Biosensoren verarbeitet werden. Vorgehensweise Zunächst wurde eine Graphen-Tinte entwickelt und auf ihre Biokompatibilität, Leitfähigkeit und Druckbarkeit hin getestet. Für die benötigten Druckzylinder wurde eine Mikro-Gravuranlage erarbeitet, bei der ein speziell fokussierter Ultrakurzpulslaser und neuartige Oberflächenbeschichtungen zum Einsatz kamen. Zur Sensorherstellung wurde dieser Druckzylinder in eine Rolle-zu-Rolle-Druckanlage integriert. Die auf diese Weise hergestellten Biosensoren wurden auf ihre Eignung und Zuverlässigkeit in einer automatisierten Prüfung von Impfstoffen getestet. Anwendungspotenzial Durch diese innovative Produktionsanlage wurde es möglich, mikrostrukturierte Biosensoren zuverlässig und automatisiert zu drucken. Neben der Impfstoffvalidierung können sich für diese Biosensoren weitere Anwendungsfelder ergeben, beispielsweise in der Entwicklung neuartiger Medikamente und Diagnoseverfahren. Im transnationalen Förderprojekt M-era.Net BIOGRAPHY arbeiteten vier Forschergruppen aus Deutschland mit einer Forschergruppe aus Großbritannien zusammen. Diese Kooperation mit dem ausländischen Partner war essentiell, da dadurch die benötigte Expertise bei der Entwicklung einer neuen Graphen-Tinte den deutschen Partnern zur Verfügung gestellt wurde.

• AiCuris GmbH & Co. KG
• cellasys GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Matthews International GmbH