Forschung

Intelligente Mikrosysteme für Diagnostik, Therapie und Monitoring

Sonden, Chips und Implantate - Mikrosysteme und Nanotechniken zur Manipulation und Analyse von Molekülen, Zellen und GewebenS


Mikrosystemtechnik und Nanotechnologie zählen zu den Technologien mit den größten Innovationspotenzialen. Zu den zehn wichtigsten Anwendungsfeldern der Mikrosystemtechnik (MST) gehören Biotechnologie (BioMST) und Medizintechnik (Mikromedizin). Die gegenwärtige Entwicklungsrichtung in der Mikrosystemtechnik sind sogenannte »Smart Systems«. Die intelligente Integration vieler Einzelkomponenten und neue Materialien ermöglicht komplexe Systeme mit immer mehr Funktionen in immer kleiner werdenden Bauteilen. Dadurch werden immer anspruchsvollere Anwendungen möglich – gerade die Biomedizintechnik profitiert davon. Chancen und Möglichkeiten für neue und verbesserte Funktionen von Mikrosystemen für Diagnose, Therapie und Monitoring entstehen durch die Miniaturisierung und Integration von Bio- und Nanotechniken.

Moleküle, Zellen und Gewebeteile lassen sich auf Grund ihrer Dimension und Beschaffenheit idealerweise mit Mikrosystemen und Nanosonden manipulieren und analysieren – sei es beim Nachweis von Bakterien und Viren in Körperflüssigkeiten, bei der Stimulation und Messung neuronaler Aktivität in Kulturen und mit Implantaten für Auge, Ohr und Hirn, oder gar bei der Herstellung künstlicher Organe.

Das NMI entwirft, entwickelt und testet hierfür anwendungsspezifische Mikrosysteme aus biostabilen und biokompatiblen Materialien. Dabei forschen und entwickeln wir entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Simulation einer Designidee bis zur Entwicklung von Herstellungsverfahren für die Kleinserienfertigung von Mikrosystemen mit integrierten Nanostrukturen und Biomaterialien.

Biosensoren aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, langzeitstabile Mikroimplantate, hochempfindliche Neurochips, biofunktionalisierte Oberflächen für Lab-on-a-Chip sind nur einige Begriffe, die im Mittelpunkt unserer spannenden Forschungsprojekte sowie Produkt- und Verfahrensinnovationen für Kunden und mit Partner aus Wissenschaft, Klinik und Wirtschaft stehen.

 

Publikationen

"Artificial micro organs"-a microfluidic device for dielectrophoretic assembly of liver sinusoids
Schutte, J., Hagmeyer, B., Holzner, F., Kubon, M., Werner, S., Freudigmann, C., Benz, K., Bottger, J., Gebhardt, R., Becker, H., Stelzle, M., Biomed Microdevices. 2011 Jun;13(3):493-501.

Chemical stimulation of adherent cells by localized application of acetylcholine from a microfluidic system
Zibek, S., Hagmeyer, B., Stett, A., Stelzle, M.
Frontiers in Neuroengineering

Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words
Zrenner, E., Bartz-Schmidt, K.U., Benav, H., Besch, D., Bruckmann, A., Gabel, V.P., Gekeler, F., Greppmaier, U., Harscher, A., Kibbel, S., Koch, J., Kusnyerik, A., Peters, T., Stingl, K., Sachs, H., Stett, A., Szurman, P., Wilhelm, B., Wilke, R.
Proc. R. Soc. B

A method for patterned in situ biofunctionalization in injection-molded microfluidic devices
Schuette, J., Freudigmann, C., Benz, K., Bottger, J., Gebhardt, R., Stelzle, M.
Lab Chip. 2010 Jul 30.

MicroPrep: chip-based dielectrophoretic purification of mitochondria
Moschallski, M., Hausmann, M., Posch, A., Paulus, A., Kunz, N., Duong, T. T., Angres, B., Fuchsberger, K., Steuer, H., Stoll, D., Werner, S., Hagmeyer, B., Stelzle, M.
Electrophoresis. 2010 Aug;31(15):2655-63.

Neuroprotective effect of transretinal electrical stimulation on neurons in the inner nuclear layer of the degenerated retina.
Schmid, H., Herrmann, T., Kohler, K., Stett, A.
Brain Res Bull. 2009 Apr 6;79(1):15-25. Epub 2009 Jan 15.

Nano-porous electrode systems by colloidal lithography for sensitive electrochemical detection: fabrication technology and properties.
Lohmüller, T., Müller, U., Breisch, S., Nisch, W., Rudorf, R., Schuhmann, W.Neugebauer, S., Kaczor, M., Linke, S., Lechner, S., Spatz, J., Stelzle, M.
J. Micromech. Microeng. 18 (2008)

Thin-film epidural microelectrode arrays for somatosensory and motor cortex mapping in rat.
Hosp JA, Molina-Luna K, Hertler B, Atiemo CO, Stett A, Luft AR.
J Neurosci Methods. 2008 Jul 30;172(2):255-62. Epub 2008 May 23.

Retinal charge sensitivity and spatial discrimination obtainable by subretinal implants: key lessons learned from isolated chicken retina.
Stett, A., Mai, A., Herrmann, T.
Journal of Neural Engineering 4, p. 7-16

Localized functional chemical stimulation of TE 671 cells cultured on nanoporous membrane by calcein and acetylcholine.
Zibek S, Stett A, Koltay P, Hu M, Zengerle R, Nisch W, Stelzle M
Biophys J. 92(1):L04-6.