Prozesskette für großformatige mikrofluidische Systeme mit integrierten biologischen Reagenzien und ganzheitlicher Qualitätskontrolle (VollMikroPharm)

Problemstellung
Die Miniaturisierung in der Analytik, der medizinischen Diagnostik und für Prozesskontrollen im Produktionsprozess ist unter dem Begriff „Lab-on-a-Chip“ inzwischen eine anerkannte Schlüsseltechnologie. Eine stetig steigende Anzahl innovativer Lab-on-a-Chip-Produkte wird am Markt eingeführt und entsprechende Fertigungstechnologien und -kapazitäten müssen erarbeitet und aufgebaut werden. Das weltweite Marktvolumen für diese Produkte wird für das Jahr 2020 mit 5,6 Mrd. Euro prognostiziert, mit einem jährlichen Wachstum von 18 Prozent.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ-Projekts VollmikroPharm ist die Erarbeitung einer geschlossenen Prozesskette unter Einbeziehung der biologischen Funktionalität für großformatige mikrofluidische Systeme. Die besondere Herausforderung liegt in der design-getreuen Abbildung feinster Mikrostrukturen von nur wenigen Mikrometern in einer Kunststoffplatte über die Größe eines A4-Blattes hinweg. Diese Platte muss zudem mit einem Deckel flüssigkeitsdicht, formgetreu und langzeitstabil verschlossen werden, ohne die feinsten Kanäle zu beeinträchtigen. Einsatzbereich solcher mikrofluidischer Systeme ist die Kontrolle industrieller Herstellungsprozesse, beispielsweise in der Lebensmittel- oder Pharmaproduktion. Hier muss eine Probe nicht nur hinsichtlich Verunreinigungen untersucht werden, sondern es sind vollständige sogenannte „Standardreihen“ zur korrekten Quantifizierung des Nachweises abzubilden, um den behördlichen Anforderungen zu genügen.

Vorgehensweise
Die Fertigung mikrofluidischer Systeme kombiniert die Ingenieurwissenschaften zur Herstellung der Kunststoffbauteile und die Materialwissenschaftler, Chemiker und Biologen zur Veränderung von Oberflächen und zur Einbringung der Reagenzien. Notwendige Qualitätsanforderungen setzen sowohl die Erfassung der technischen Parameter als auch die Prüfung der biologischen Funktionalität voraus. Gerade für Produkte mit Anwendungen im medizinischen Bereich ist die Umsetzung eines ganzheitlichen Qualitätsansatzes, eines sogenannten „Total Quality Managements“ wichtig, um Produktqualität und Fertigungseffizienz garantieren zu können. Die Projektpartner verfügen über das notwendige Fachwissen zur prototypischen Herstellung einer Fertigungslinie sowie deren Erprobung und Übertragung in den Produktionsalltag.

Anwendungspotenzial und erwartete Ergebnisse
Mit dem Aufbau einer prototypischen Fertigungslinie für mikrofluidische Systeme leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag für die Herstellung ultrapräziser hochkomplexer mikrofluidischer Produkte. Mit Hilfe der Ergebnisse soll die Fähigkeit zur konkurrenzfähigen Herstellung derartiger Verbrauchsartikel „Made in Germany“ nachgewiesen werden. Die erzielten Ergebnisse lassen sich auf weitere mikrofluidische Medizinprodukte übertragen.

• M2-Automation Martin Müller
• Microfluidic ChipShop GmbH