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Lasertechnik

Mittels Laserstrahlen automatisiert Biomaterial übertragen

| Autor/ Redakteur: Marc Platthaus / Dr. Ilka Ottleben

Warum Laserstrahlen bei der Übertragung von Biomaterial auf Substrate helfen können, erläutert Dr. Martin Wehner im LP-Interview. Das Gespräch führte LP-Chefredakteur Marc Platthaus.

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„ Ingenieure und Biologen können mit unserer Anlage arbeiten, ohne sich um die Parametrisierung der Laserprozesse zu kümmern.“ Dr. Martin Wehner, Gruppenleiter „Biotechnologie und Lasertherapie“, Fraunhofer ILT Aachen
„ Ingenieure und Biologen können mit unserer Anlage arbeiten, ohne sich um die Parametrisierung der Laserprozesse zu kümmern.“ Dr. Martin Wehner, Gruppenleiter „Biotechnologie und Lasertherapie“, Fraunhofer ILT Aachen
(Bild: Fraunhofer IPT)

LABORPRAXIS: Herr Dr. Wehner, was versteht man unter dem Laser-Induced-Forward-Transfer- (LIFT) Verfahren? Wo wird das Verfahren eingesetzt, und welche Vorteile bietet es?

Dr. Martin Wehner: Laser-Induced Forward Transfer bezeichnet ein Verfahren, mit dem eine geringe Substanzmenge von einem Trägersubstrat auf ein Empfängersubstrat übertragen werden kann. Ausgangspunkt ist ein transparentes Trägersubstrat, das mit einer dünnen Absorberschicht versehen ist. Diese Schicht besteht z.B. aus einem dünnen Metallfilm oder Titandioxid von 0,1 bis 0,5 µm Dicke. Darauf wird dann das zu übertragende Material, die Transferschicht, in einer Dicke von bis zu einigen 100 µm aufgetragen. Ein fein fokussierter Laserstrahl verdampft nun einen kleinen Bereich der Absorberschicht und die abströmenden Fragmente übertragen dabei das Material der Transferschicht auf das Empfängersubstrat. Das Verfahren wurde ursprünglich entwickelt, um damit Leiterbahnen in der Mikroelektronik und auf integrierten Schaltungen zu reparieren. LIFT kann mit einer großen Bandbreite von Materialien durchgeführt werden, der Aggregatzustand und die Viskosität spielen praktisch keine Rolle. Mittlerweile wurde es für viele Anwendungen in der Beschriftungstechnik, der organischen Elektronik bis hin zum Übertragen von Biostoffen und lebenden Zellen erprobt. Das Besondere dabei ist die Möglichkeit, minimale Stoffmengen von etwa einem Nanogramm, das entspricht einem Tropfen von etwa 10 µm Durchmesser, gezielt auf einem Substrat zu positionieren.

LABORPRAXIS: Am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen haben Sie nun das Verfahren zu einer benutzerfreundlichen Anlage – LIFTSYS – weiterentwickelt. Welche Kriterien standen bei der Entwicklung im Vordergrund?

Dr. Wehner: Wichtig war für uns, die Anlagentechnik LIFTSYS soweit zu entwickeln, dass damit Ingenieure und Biologen an ihren Aufgabenstellungen arbeiten können, ohne sich um die Parametrierung des Laserprozesses selbst kümmern zu müssen. Neben einer Prozesssteuerung haben wir effiziente Hilfsmittel wie ein Mikroskop zur bildgestützten Positionierung und eine Software zur Steuerung des Gesamtsystems integriert. Damit können z.B. für Experimente in der Zellbiologie spezifische Zellen ausgewählt, die Zellen übertragen und anschließend die Zellproliferation automatisiert registriert werden. Der Schwerpunkt unserer Arbeiten am ILT liegt in der technischen Weiterentwicklung des LIFT-Systems und der Erprobung zum Aufbau zellbasierter In-vitro-Testsysteme.

LABORPRAXIS: Eine erste Prototypanlage wird seit kurzem an der École Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL eingesetzt. Welche Anwendungsbereiche sollen hier erforscht werden?

Dr. Wehner: Im Labor der EPFL werden die Möglichkeiten der LIFTSYS-Technologie zur Herstellung von neuartigen Sensoren untersucht. Beispielsweise werden chemisch aktive Subtanzen und Biostoffe auf elektrische Schaltkreise aufgebracht, um damit hybride Biosensoren und neue Sensorkonzepte zu entwickeln.

Vielen Dank für das Gespräch Herr Dr. Wehner.

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