Funktionale Oberflächen in mikrofluidischen Systemen

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Auf eine Elektrode gedruckte Mikrofluidikstruktur (Cryodruck)
Rasterelektronische Aufnahme einer gedruckten Mikrofluidikstruktur (inverser Polymerabdruck, Cryodruck)
Mikrofluidikchip (Cryodruck)

Cryodruck

Prinzip des Cryodrucks als Spezialfall einer UV-Replikation von Eismikrostrukturen:

Auf eine eisgekühlte Oberfläche werden Mikrotropfen einer wässrigen Lösung aus einer Drückdüse appliziert, welche bei Kontakt sofort einfrieren und eine dreidimensionale Grundstruktur bilden. Durch eine Relativbewegung von Druckdüse und Oberfläche lassen sich dreidimensionale Eismikrostrukturen schreiben. Diese Eismikrostrukturen können in eine polymere Matrix eingebettet werden, indem man sie mit einer flüssigen UV-härtenden Formulierung überschichtet und diese strahlenchemisch polymerisiert. Bei Temperaturerhöhung tauen die geschriebenen Eismikrostrukturen auf und hinterlassen einen „inversen Abdruck“ in der Polymermatrix. Setzt man als eine eisgekühlte Oberfläche plane Glas- oder Siliziumsubstrate ein, können entsprechende Mikrofluidik-Chipstrukturen erhalten werden. Vorteile des Verfahrens ergeben sich in der Möglichkeit, sehr schnell Mikrofluidik-Prototypen herzustellen und auszutesten und in Kleinserien zu fertigen. Darüber hinaus können innerhalb des Druckprozesses topografische und chemische Funktionalitäten erzeugt werden, indem als „Drucktinte“ wässrige Lösungen strahlenpolymerisierbarer Substanzen eingesetzt werden, die in der Lage sind, sogenannte Cryogele zu bilden. Die Druckbedingungen sind für viele biologisch aktive Substanzen optimal.

3D functional mocrofluidic printing