Projektinformationen

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung und Validierung einer multiskaligen Simulationsmethode zur anforderungsgerechten Gestaltung von Lab-on-a-Chip (LoC)-Systemen. Dies soll im Rahmen dieses Projektes an einem ausschließlich Kapillarkraft-getriebenen und -gesteuerten mikrofluidischen Point-of-Care (PoC)-Diagnostiksystems für die antikörperbasierte Bestimmung von Alzheimer-Biomarkern entwickelt, erforscht und erprobt werden. Das angestrebte Sensorsystem erfordert aufgrund des komplexen Analyseprinzips neue Methoden für ein funktionsgerechtes Design und die fertigungstechnische Realisierung. Ein Arbeitsziel des Teilvorhabens besteht zunächst in der Entwicklung eines multiskaligen Simulationsansatzes mit dem die Kapillarkraft-gesteuerten, fluiddynamischen Vorgänge der einzelnen Reaktions-, Vermischungs-, und Analysestufen auf der Mikroskala charakterisiert werden. Weiterführend besteht ein Ziel der Arbeiten im Teilvorhaben in der Entwicklung einer Methode zur kenngrößenbasierte Übertragung der Phänomene in eine integrierte, makroskalige Betrachtung mit dem Ziel der Gestaltung des gesamten LoC-Systems. Insgesamt besteht das technologische Ziel darin, eine um mindestens 25 % höhere Funktionsdichte im Vergleich zu marktüblichen Kapillarkraft-getriebenen Sensor-Lösungen zu erzielen und damit sowohl Bauraum als auch Herstellungsaufwand für das LoC-System erheblich zu reduzieren. Die Ergebnisse der Simulationen werden in die Fertigung der Einzelstufen zum Zwecke der messtechnischen Charakterisierung sowie in die Umsetzung des Demonstratorsystems überführt, an dem die Funktionalität experimentell validiert und hinsichtlich spezifischer Kenngrößen bewertet wird. Es soll gezeigt werden, dass durch Anwendung der neuen, multiskaligen Simulationsmethode während der Entwicklung von PoC-Systemen die Anzahl der zu fertigenden Labormuster erheblich reduziert und dadurch sowohl die Entwicklungskosten und -dauer um mindestens 40 % vermindert werden können.