Wien (TU). – Die neue Innovation ist der Technologie der Chip- oder Westentaschenlabore (= Lab-on-a-chip) zuzuordnen. Gemeint sind damit auf einem Mikrochip befindliche fluidische Systeme, die für umfangreiche biologische, chemische oder physikalische Prozesse benutzt werden können. Bernhard Lendl und sein Projektteam vom Institut für Chemische Technologien und Analytik „bauten“ die Miniaturlabore um und ersetzten die Chips durch schwebende Tröpfchen. Das Ergebnis hat die gesamte Funktionalität eines großen Labors und nutzt, ähnlich wie in der Elektrotechnik, die Vorteile der Miniaturisierung aus.

Der besagte Testaufbau besteht aus mehreren Bausteinen, darunter eine „Ultraschallfalle“ (= stehendes Ultraschallfeld) mit dem das Nanoliterpartikel (= Milliardstel eines Liters) in Schwebe gehalten wird. Für die Flüssigkeit kann nicht jede beliebige Substanz verwendet werden. Lendl: „Nanoliter an Wasser oder Alkohol würden aufgrund der Größe binnen weniger Sekunden verdampfen. Kleinste Mengen an ionischen Flüssigkeiten - das sind Salze – können auch einen Tag lang in Schwebe gehalten werden, ohne sich zu verändern.“ Die so entstandenen Reaktionsbehälter haben den Vorteil, dass sie nicht verstopfen, wie das bei Kanälen in Chips häufig der Fall ist. Nun können zu untersuchende Flüssigkeitssegmente (= wenige Picoliter oder Billionstel eines Liters) durch eine kleine Öffnung in den Tropfen befördert werden und Wechselwirkungen miteinander eingehen.  

Die TU ermöglichte Lendl auch die Anschaffung eines Raman Mikrospektrometers. „Mit diesem Gerät können wir erst die Untersuchung von chemischen Reaktionen in schwebenden Nanolitertröpfchen“ durchführen, erklärt er. Bei der Ramanspektroskopie (= benannt nach einem indischen Physiker) wird mit einem Laserstrahl auf die zu untersuchende Materie eingestrahlt. Aus dem erhaltenen Spektrum lassen sich Rückschlüsse auf die untersuchte Substanz ziehen. „Wir bekommen also quasi einen ‚Fingerabdruck’ jener chemischen Reaktionen, die sich im Tropfen zum Zeitpunkt der Versuche abspielen und können sie so nachvollziehen“, erläutert Lendl weiter.

Ein sehr flexibles, computerkontrolliertes Set-up ermöglicht sogar die Zugabe der Substanzen rasch variieren zu können und in mehreren schwebenden Tropfen nebeneinander zu realisieren. „So erhöht sich der Durchsatz an Versuchen und unterschiedlichen Reaktionsbedingungen und man produziert durch die kleinen Mengen an Reagenzien weniger Abfall,“ zeigt Lendl auf.  

Die Experimente wurden in Zusammenarbeit mit Professor Michael Vellekoop vom Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme durchgeführt.

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Rückfragehinweis:
Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Lendl
Technische Universität Wien
Institut für Chemische Technologien und Analytik
Getreidemarkt 9/164, 1060 Wien
T +43/1/58801-15140,-15141
F +43/1/58801-15199
E <link>bernhard.lendl@tuwien.ac.at

Aussender:
Mag. Daniela Ausserhuber
TU Wien - PR und Kommunikation
Karlsplatz 13/E011, A-1040 Wien
T +43-1-58801-41027
F +43-1-58801-41093
E <link>daniela.ausserhuber@tuwien.ac.at

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