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Virenfilter für medizinische Diagnostik

Virenfilter für medizinische Diagnostik

Foto: Influenza-A Virus

Der zuverlässige Nachweis von Viren im menschlichen Blut erfordert gegenwärtig zeit- und arbeitsaufwendige molekularbiologische Verfahren. Insbesondere wenn die Virenlast sehr gering ist, stoßen die etablierten Methoden an die Grenze der Nachweisfähigkeit. Bei der Entwicklung von neuartigen Mikropumpen ohne bewegliche Teile stießen Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT auf ein unerwartetes Phänomen: In den mikroskaligen Pumpkanälen bildeten sich stabile Wirbelstrukturen. Dort reicherten sich die eigentlich zum Nachweis des Pumpeffekts vorgesehenen Nano- und Mikropartikel stark an.

Die Wirbelmuster füllten den ganzen Mikrokanal aus und bildeten für die Teilchen, die dem erzeugten Fließprofil folgten, eine nahezu 100prozentige Falle, obwohl ein sehr großer Querschnitt zum Durchströmen vorhanden ist. "Die Entstehung von Strömungswirbeln ist auf der makroskopischen Skala nichts ungewöhnliches, in Mikrokanälen verlaufen die Flusslinien jedoch annähernd parallel." erklärt Richard Stein vom IBMT. "Die Frage war daher, wie es möglich ist, dass sich dennoch so stabile und für das Aufkonzentrieren von Nanoteilchen effektive Wirbel herausbilden können“, so Stein.

"Um die komplexen Vorgänge zu verstehen, wurde der Ruf nach einer theoretischen Beschreibung laut. Meine Aufgabe war es, die überraschenden Phänomene zu beschreiben und kontrollierbar zu machen", erinnert sich der Forscher. In seiner Diplomarbeit gelang es ihm, die Entstehung der Wirbelmuster zu erklären. Dazu war die Einbeziehung aller maßgeblichen Prozesse, elektrischer, thermischer und hydrodynamischer Natur, in einem dreidimensionalen Modell erforderlich.

Die gewonnenen Erkenntnisse erklären die beobachteten Effekte vollständig, so dass jetzt effektive Mikropumpen als auch leistungsfähige Partikelfilter für viele biomedizinische Anwendungen entwickelt und gebaut werden können.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft

 
 
 
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