Modulare mikrofluidische Systeme auf Kunststoff-Folien für die Bioanalytik

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1 RSA-Forum MATERIALS: Nano goes Macro Graz, 26. Februar 2015 Modulare mikrofluidische Systeme auf Kunststoff-Folien für die Bioanalytik Ursula Palfinger, JR MAT Ein Projekt der Research Studios Austria durchgeführt von:

2 2 Synergien optimal nutzen SENSOR- SYSTEME MIKRO- und NANO- STRUKTURIERUNG LICHT- und OPTO- TECHNOLOGIEN BILDANALYSE & MESS-SYSTEME Chemo- & Biosensorik Strukturdesign & Mastering Optische Simulation Industrielle Inspektion Fluidik- Simulation Großflächige Strukturierung Lichtmanagement Hochaufgelöste optische Analyse Systemintegration Material- Entwicklung Optische Analytik Automatische Defekterkennung

3 3 Nano goes macro Superhydrophobizität Lotus-Effekt Lichtmanagement Architektur Antireflexion, Smart windows Reibungsverringerung Riblets Point-of-Care Diagnostik Kleine Strukturen auf großen Flächen Flexible Elektronik OFETs Strukturfarben Brillianz Weitere Anwendungen: Großflächige Sensorik im Strassenverkehr Sicherheitsmerkmale Packaging Energy Harvesting Adhesion Gecko-Effekt

4 4 Rollenbasierte Beschichtung und Strukturierung Arbeitsstempel Substrat, Prägelack Strukturübertrag Aushärtung (T, UV) Entformung Nanoimprint-Lithografie

5 5 Rollenbasierte Beschichtung und Strukturierung Arbeitsstempel Substrat, Prägelack UV-Lack, strukturiert und gehärtet Strukturübertrag UV-Lack (flüssig) Aushärtung (T, UV) Entformung Nanoimprint-Lithografie Flexibles Substrat

6 6 Rollenbasierte Beschichtung und Strukturierung UV-Prägewerk Max. Folienbreite = 250 mm Speed = m/min Max. UV Intensität = 200 W/cm Liniendruck UV-NIL = 18 kn Liniendruck HE = 100 kn

7 7 Rollenbasierte Beschichtung und Strukturierung Stempel Prägung CD = 1.6 µm Sehr exakter Strukturübertrag Verschiedenste Geometrien und Strukturgrößen

8 8 Rollenbasierte Beschichtung und Strukturierung Stempel Prägung CD = 200 nm Sehr exakter Strukturübertrag Verschiedenste Geometrien und Strukturgrößen

9 9 Angebot des RSAs Einsatz der Präge-Technologie für die Entwicklung von Mikrofluidiksystemen für Lab-on-Foil-Anwendungen 250x700 mm Simulation + Design Mastering Master- Upscaling (S+R) R2R- Prägen Biofunktional -isierung und Lamination Diagnostikchip 10x10 mm

10 10 Angebot des RSAs Einsatz der Präge-Technologie für die Entwicklung von Mikrofluidiksystemen für Lab-on-Foil-Anwendungen 250x700 mm Simulation + Design Mastering Master- Upscaling (S+R) R2R- Prägen Biofunktional -isierung und Lamination Diagnostikchip 10x10 mm

11 11 Infrastruktur-Entwicklung Step & Repeat-System vom kleinformatigen Master zum flexiblen R2R-Stempel

12 12 Infrastruktur-Entwicklung Step & Repeat-System Einsatzgebiete der Step & Repeat-Technologie 1) Herstellung großflächiger Polymer-Prägewerkzeuge für R2R- NIL mit hoher Positioniergenauigkeit 2) abstandsfreies Aneinanderreihen von Mikrofluidik-Bausteinen zu funktionellen Gruppen Rapid Prototyping

13 13 Technologievergleich Kosten vs. Produktionsvolumen PDMS device dolomite Injection Molding - Micronit Large-area nanoimprinted microfluidic test patterns by JR Economy of scales for different manufacturing technologies for microfluidic chips (modified from Yole Development 2012) Yole Development, Lab-on-a-Chip European Congress 2012

14 14 Anwendungsbereiche Mikrofluidik auf flexiblen Substraten für den Einsatz in der Diagnostik 1) Realisierung einfacher Zusatzfunktionalitäten in Einweg-Diagnostika (lateral flow assays, ) unter Beibehaltung des Low-cost-Charakters, Transfer zu Foliensubstraten 2) Kombination der Kanäle mit Substrukturen, z.b. in Kanälen für zell-basierte Assays, Kontrolle von Oberflächeneigenschaften in Kanälen zur selektiven Biofunktionalisierung Fluidikkanäle (µm, nm) als Strukturierungsmethode Selektive Befüllung von vorstrukturierten Feldern durch geeignete Auswahl von Kanalgeometrie und Oberflächeneigenschaften (Offene Mikrofluidik)

15 Start: 02/ H2020-Projekt: R2R-Biofluidics

16 Danke! Stefan Köstler Dieter Nees Christine Prietl Herbert Gold Stephan Ruttloff Alfred Rinnhofer Laco Kuna Valentin Satzinger Michi Suppan Barbara Stadlober

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