Herstellung von Biosensoren zur Detektion von Antibiotika
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- Daniel Holtzer
- vor 5 Jahren
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1 Herstellung von Biosensoren zur Detektion von Antibiotika Ein Überblick über das Projekt AquaNOSE Dr. Leo Schranzhofer Wien, LEADING INNOVATIONS
2 Profactor GmbH - Unser Profil Forschung Lösungen Bildverarbeitung Flexbile Robotik Industrielle Assistenzsysteme Simulationsbasierte Optimierung Digitalisierung Additive Mikro/Nano-Fertigung Nano/Mikrostrukturen Funktionelle Oberflächen PROFACTOR GmbH 2
3 AquaNOSE Überblick FFG-Projektnummer: PROFACTOR GmbH 3
4 Motivation Bridging research to production Transfer neuer F&E Konzepte zur Herstellung von mikrofluidischen Mikrosystemen (µf-mems, LoC) aus Labor in die industrielle Produktion TRL 5-7 Intelligente Kombination aus etablierten und neuartigen Prozessen PROFACTOR GmbH 4
5 Hauptziele in AquaNOSE Nanostrukturierter Rezeptor Molekular geprägte Polymere (Proto-MIP, Partikel-MIP) Antikörper (Ausweichstrategie) Angepasster Sensor Chip CMOS Modifikation und Zulieferung Funktionalisierung: FBAR Advanced microfluidic device Herstellung durch Spritzguss Hybrid Integration des Sensor Chips hochaufgelöste Leiterbahnen µf-mems cartridge Herstellung in industrieller Umgebung (kdg opticomp) Detektion von Antibiotika in komplexen Medien Demonstration über Feldstudie PROFACTOR GmbH 5
6 Use Case Hand Held Cartdridge Bereitgestellt durch Projektpartner BioMensio Ltd. Use case overview by BIOMENSIO ChipV1.jpg PROFACTOR GmbH 6
7 Anwendung Abwasseranalytik Sensor zur Schnelldetektion von Antibiotika/Bakterien/Viren in Abwasser Schnelldetektion vor Ort möglich Maßgeschneiderte Analysen (auf Target entwickelt) Online Überwachung möglich Mehrere Analyte gleichzeitig Feldtest bei Sandoz GmbH in Kundl PROFACTOR GmbH 7
![[µfcartridge] Biotechnology](/docs-images/88/114969168/images/8-9.jpg "AquaNOSE Sensor chip")
8 Sensor Design µf cardridge AquaNOSE Verwertungskette Konzept Entwicklung Produkt End User Material [MIP] Prozess [Proto-MIP, HR tracks] Produktion [µfcartridge] Biotechnology AquaNOSE Sensor chip Environmental Sensors PROFACTOR GmbH 8
9 AquaNOSE Konzepte PROFACTOR GmbH 9
10 Überblick: Molekular geprägte Polymere Künstliche Erzeugung von Rezeptoren Bekanntes Konzept seit den 1980ern Kavitäten enthalten geometrische UND chemische Notwendige Eigenschaften der Polymermatrix Hohe Quervernetzung (~30-70%) Funktionelle Monomere müßen mit Target wechselwirken le:molecular_imprinting.png Pro Einfache Herstellung Hohe Selektivitäten (Vergleichbar mit Antikörper) Zeit und Kosteneffiziente Herstellung Con Moderate Reproduzierbarkeit (batch to batch) Relative lange Polymerisier Dauer Viele Anwendungen noch immer im Labormaßstab Einfache Implementierung in (Sensor)systeme Hohe Robustheit PROFACTOR GmbH 10
11 Ansatz: Proto-MIP Self-assembly + curing => MIP Molekular geprägte Polymere Künstliche Erzeugung von Rezeptoren mit hoher Selektivität Durch Self-Assembly von funktionellen Monomeren um ein Templat Vorgeschlagener Mechanismus: Trennung des Härte und Self- Assembly Schrittes Lithographischer Prozess Vorteile Erhöhte Reproduzierbarkeit gegenüber Stand der Technik Hochskalieren zu industrieller Produktion als Ziel Kosteneffiziente Herstellung Schematischer Überblick über den Proto-MIP Ansatz von PROFACTOR ( PROFACTOR GmbH 11
12 Ansatz: Partikel-MIP Vorteil Besonders geeignet für kleine Analytmoleküle (Mycotoxine, Antibiotika, etc.) Eigenschaften Core-Shell Partikel mit MIP Funktion on der Oberfläche Partikelgröße z.b.: 1µm Applikation Schematische Herstellung des Partikel-MIP Formulierung einer geeigneter Dispersion Auftragung z.b. über Inkjet PROFACTOR GmbH 12
13 Maßgeschneiderter Sensor Chip Sensor design von BioMesnio Ltd Pixels 64 verschiedene Messregionen, sog. Pixels Größe: 200 x 200 µm Massensensitiv Schematischer Überblick ASIC Funktionalisierung FBAR Resonator (Film Bulk Acoustic Wave Resonator, ) Rezeptor (z.b. MIP) Einbindung in µf-device Pick and Place Bonding Sensor Überblick bei BIOMENSIO PROFACTOR GmbH 13
14 Hochauflösende Leiterbahnen HR-tracks Hochauflösung durch Nanostrukturierung Vorgefertigte Geometrie Über Spritzguss Inkjet Druck Einbringen funktioneller Materialien Über Kapillarwirkung wird Tinte in Kanäle gezogen Querschnitt eines gefüllten Mikrokanals Trocknung Verdampfen des Lösungsmittel Sintern Erzeugung der Leitfähigkeit Vorgeschlagenes Konzept zu hochaufgelösten Leiterbahnen PROFACTOR GmbH 14
15 Ausblick Projektstart Erste Untersuchungen und Prozessentwicklung gestartet Rezeptorherstellung vielversprechend Entwicklungen der Konzepte bis Prototyp Kleinserienproduktion Demonstration Proto-MIP Vorversuche: Prägung mit Bakterien PROFACTOR GmbH 15
16 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Leo Schranzhofer Project Manager and Scientist Tel: +43 (0)7252 / leo.schranzhofer@profactor.at Additional Information Web: Xing: Twitter: YouTube: Facebook.com: PROFACTOR_Leading Innovations PROFACTOR GmbH 16
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