Die Natur als Vorbild

25.07.2016

Die Natur als Vorbild

iNAPO ist „Ausgezeichneter Ort im Land der Ideen“ 2016

Die TU Darmstadt ist mit dem interdisziplinären Forschungsprojekt „iNAPO – Nanosensoren für Medizin- und Umwelttechnologien“ Preisträgerin im bundesweiten Innovationswettbewerb „Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen“. Professor Helmut Schlaak leistet mit dem Teilbereich „Mikro-Nano-Integration“ einen wichtigen Beitrag zu dem Projekt.

Prof. Helmut Schlaak (links) mit einem Teil des iNAPO-Teams
Prof. Helmut Schlaak (links) mit einem Teil des iNAPO-Teams

Das interdisziplinäre Forschungsprojekt iNAPO beschäftigt sich mit dem Bau von Sensoren im Nano-Maßstab nach dem Vorbild der Natur. Das Ziel ist eine neue Generation von Nanosensoren, welche synthetische und biologische Nanoporen vereint Die Kernfrage ist, ob sich Virenkanäle und andere biologische Nanoporen eignen, um robuste, zuverlässige und sensitive Sensoren im Nano-Maßstab zu bauen. Dazu arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Biologie, den Materialwissenschaften, der Chemie, Physik und Elektrotechnik eng zusammen. Das Projekt wird vom Land Hessen im Rahmen des LOEWE-Programms bis 2018 mit 3,9 Millionen Euro gefördert.
Eine Expertenjury wählte jetzt im Wettbewerb „Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen“ das Projekt iNAPO aus rund 1.000 Bewerbungen aus – damit zählt das Forschungsprojekt an der TU Darmstadt zu den bundesweit 100 erfolgreichen Preisträgern.

Synthese und Integration: Der Beitrag von Prof. Helmut Schlaak

Eines von vier iNAPO-Teilprojekten wird von Prof. Helmut Schlaak, Leiter des Fachgebiets Mikrotechnik und Elektrochmechanische Systemebetreut. Seine Aufgabe ist es, bereits von den anderen Teilprojekten entwickelte Porensysteme, an mikroelektronische Systeme zu koppeln, um so im Miniaturmaßstab robuste elektrische Signale registrieren zu können.

Konzept des Lab-on-Chip Systems in der Gesamtansicht
Konzept des Lab-on-Chip Systems in der Gesamtansicht

Nanoporen sensorisch zu nutzen, ist derzeit nur in aufwendigen Laboraufbauten und mit komplexer Messelektronik möglich. Da die Zellen relativ groß sind und dadurch ein großes Lösungsvolumen haben, müssen zudem Membranen mit einzelnen Poren verwendet werden. Diese sind sehr aufwendig zu produzieren bzw. derzeit nur in Forschungseinrichtungen herzustellen.

Bei dem neuen Ansatz wird ein mikrofluidisches System (Lab-on-Chip) hergestellt, in welchem die Folie direkt integriert ist. Durch die verkleinerte Benetzungsfläche der Membran kann auch bei kommerziellen mehrporigen Membranen garantiert werden, dass nur eine einstellige Anzahl von Poren für die Messung genutzt wird.

Konzept des Lab-on-Chip Systems: Explosionsansicht. Das Lab-on-Chip System für iNAPO besteht aus zwei strukturierten Schichten, die die Kanäle und Volumina enthalten. Die Elektroden werden lithographisch auf dem Substrat strukturiert. An der linken und rechten Substratseite sind die Einfüllöffnungen für die Elektrolytbefüllung der Volumina vorgesehen.
Konzept des Lab-on-Chip Systems: Explosionsansicht. Das Lab-on-Chip System für iNAPO besteht aus zwei strukturierten Schichten, die die Kanäle und Volumina enthalten. Die Elektroden werden lithographisch auf dem Substrat strukturiert. An der linken und rechten Substratseite sind die Einfüllöffnungen für die Elektrolytbefüllung der Volumina vorgesehen.

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