Elektroosmotische Pumpen

Silizium-Nanomembran bringt Lab-on-a-Chip näher

| Redakteur: Peter Koller

Ein mikrofluidischer Bioreaktor, bei dem die nanoporöse Siliziummembran zum Einsatz kommt.
Ein mikrofluidischer Bioreaktor, bei dem die nanoporöse Siliziummembran zum Einsatz kommt. (Bild: J. Adam Fenster)

Labore auf einem Chip haben das Potential, die Medizin zu revolutionieren. Allerdings gibt es auf dem Weg dahin noch einige Hindernisse. Ein Problem, nämlich das mikroskopisch kleiner Pumpen, scheint nun gelöst zu sein.

Bei der Lab-on-a-Chip-Technology werden in der Regel sogenannte elektroosmotische Pumpen verwendet. Dabei werden etwa die zu testenden Flüssigkeiten wie Blut mithilfe eines elektrischen Feldes durch die mikroskopisch feinen Kanäle auf dem Chip-Labor bewegt.

Bislang war für diese elektroosmotischen Pumpen aber eine ganz und gar nicht mikroskpisch kleine Stromversorgung notwendig: "Herkömmliche elektroosmotischen Pumpen benötigen eine sehr hohe Versorgungsspannung im Bereich von etwa 10 Kilovolt", so James McGrath, Professor für Biomedical Engineering an der University of Rochester im US-Bundesstaat New York.

McGrath und sein Team lösten das Problem mit einer nanokristallinen Silizium-Membran. Da diese Membran nur ein Tausendstel eines menschlichen Haares dünn ist, können die Elektroden zur Erzeugung des elektrischen Feldes in der elektroosmotischen Pumpe sehr viel näher beieinander liegen. Auf diese Weise gelang es, die nötige Versorgungsspannung aus dem Kilovolt-Bereich auf ein Viertel Volt zu senken. Damit kann auch die Stromversorgung der Pumpe auf dem Lab-on-a-Chip drastisch verkleinert werden

Neben der Anwendung im Medizintechnik-Bereich sieht McGrath auch denkbare Applikationen in der klassischen IT. So könnten miniaturisierte elektroosmotische Pumpen in Zukunft auch für die Kühlung etwa von Prozessoren eingesetzt werden.

Kontakt:

University of Rochester, Medical Center

US-14642 Rochester, NY

www.rochester.edu

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