Projektlaufzeit: 05/2025 bis 05/2028
Das Ziel:
Das Forschungsvorhaben "ApaLab" setzt sich mit der Erforschung LTCC-basierter mikro-elektromechanischer Systeme (MEMS) für die Analyse von Biopartikel-Mischpopulationen mit dem applikativen Schwerpunkt auf gesundheitsrelevanten analytischen Fragestellungen auseinander. Ziel des Vorhabens ist die Umsetzung eines Lab-on-a-Chip-Konzeptes zur mehrdimensionalen Analyse für Biodiversiäts-Monitoring, Bio- und Umwelttechnologie sowie Gesundheits-Technologien. In Dimension 1 erfolgt eine Auftrennung und Häufigkeitsanalyse der Partikel anhand ihrer akustofluidischen Eigenschaften (Größe, akustischer Kontrast, Elastizität). Dimension 2 beinhaltet eine optisch-bildgestützte Bewertung der Einzelpartikel und in Dimension 3 werden für jeden Partikel die optisch spektroskopischen Eigenschaften vermessen und bewertet. Im Vorhaben sollen die einzigartigen Möglichkeiten der LTCC-Technologie zur Erzeugung komplexer dreidimensionaler Funktionsstrukturen für die Erzeugung und das Tuning resonanter Ultraschallfelder im Chip genutzt werden, um dadurch mehrere akustische Teilfunktonen auf einem Chip integrieren zu können. Als weiterer technologischer Baustein erfolgt die Erforschung des hermetischen Fügens von optischen Fenstern mit LTCC-Keramik. Die nachfolgende industrielle Verwertung für fluidische und optische Anwendungen stützt sich auf die erzielten Alleinstellungsmerkmale hinsichtlich mikrofluidischer Funktionalität und Zuverlässigkeit der entwickelten Lab-on-a-Chip-Systeme. Dabei bilden die Ergebnisse den Startpunkt für eine breite industrielle Wertschöpfung auf Grundlage der im Vorhaben entwickelten Funktionsmuster und davonabgeleiteter Produkte für die Anwendungsfelder Biotechnologie, Biodiversitäts-Monitoring und medizinische Diagnostik.
Dabei übernimmt die LCP Laser-Cut-Processing im Projekt die Entwicklung von Laserstrukturierungsverfahren für LTCC-Grünfolien zur Realisierung von fluidischen Strukturen in LTCC-Multilayer.
Beteiligte Projektpartner:
- Fraunhofer IKTS - Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
- VIA electronic GmbH
- Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V. (Leibniz-IPHT)
- ifw Jena - Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH
- Mildendo Gesellschaft für mikrofluidische Systeme mbH
- LCP Laser-Cut Processing GmbH
Das Vorhaben wird vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2024 VFE 0126 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.
