Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Bioanalytik und Diagnostik

Laborprozesse und Diagnoseverfahren automatisieren

© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert.

Laserverfahren des Fraunhofer ILT unterstützen die vollautomatisierte Isolation von pluripotenten Stammzellen für die personalisierte Medizin, Immunzellen für eine leistungsfähige klinische Diagnostik oder auch High-Producer-Zellen für die Produktion von Biologika. Laserbasierte Inline-Messverfahren sichern die optimale Größenverteilung nanometerkleiner Wirkstoffpartikel in der Arzneimittelherstellung ab. Und mithilfe verschiedener spektroskopischer Analyseverfahren und KI gelingt es immer besser, Biomaterialien anhand ihrer molekularen Bausteine zu identifizieren und charakterisieren. Zudem sorgen Messmethoden wie die optische Kohärenztomographie (OCT), die Interferometrie sowie laser- und KI-unterstützte Mikroskopieverfahren für höchste Präzision in der klinschen Diagnostik, Pathologie und in der robotergestützten Chirurgie.

Mirkofluidische Chips

Laserverfahren wie das »Selektive laserinduzierte Ätzen« (Selective Laser induced Etching, SLE) sind ein Schlüssel zur Fertigung mikrofluidische Strukturen und Systeme. Lasertechnik eignet sich nicht nur zum Einbringen kleinster Kavitäten, Kanäle und Strukturen im Innern von Materialien wie Quarzglas, Borosilikatglas, Saphir, Rubin sowie Kunststoffen, Keramiken, Siilizium oder hybider Materialkombinationen. Sondern mit Laserstrahlung lassen sich Materialien auch charakterisieren und an den Oberflächen gezielt modifizieren. Auf diese Weise hergestellte, am Fraunhofer ILT entwickelte mikrofluidische Systeme sind die Basis für Lab-on-a-chip-Lösungen für schnelle Multiplexdiagnosen. Unser Institut unterstützt Sie bei der Bauteilentwicklung, beim Prototyping und Konzeptvalidierungen ebenso wie bei der Auswahl von Aufbau- und Verbindungstechniken.

Opto-fluidische Systeme

Gestützt auf CAD-basiertes Design können hochspezialisierte Teams unseres Instituts auf engstem Bauraum miniaturisierter Mikrofluidsysteme sowohl die fluidische Kanalsysteme als auch optische Komponenten integrieren - und die komplexen Designs im Anschluss auch kostengünstig herstellen. Auf dieser Basis hat das Fraunhofer ILT multispektrale Screeningsysteme mit Streu-und Fluoreszenzlichtdetektion, sowie mit integrierten faseroptischen Anschlüssen und fluidischen Schnittstellen zu kommerziellen Komponenten realisiert.

Automatisierte Laboranalytik

Im Kampf gegen gefährliche Infektionen ist die schnelle Identifikation der verursachenden Erreger im Blut der Patienten überlebenswichtig. Dafür eignen sich mikrofluidische und laser-optische Verfahren. Während für die Separation das unterschiedliche Strömungsverhalten der verschieden großen und schweren Blutbestandteile nutzbar ist, entlockt Laserlicht in spezifischen Wellenlängen bakteriellen Erregern deren unverkennbare Streulichtsignatur. Auf vergleichbaren optischen Effekten beruht auch die Isolation von so genannten High-Producer-Zellen für die Biologika-Produktion. Mithilfe der markerfreien Raman-Spektroskopie ist es möglich, die Spektren von produzierenden und nichtproduzierenden Zellen schnell und zuverlässig zu unterscheiden. Das Fraunhofer ILT entwickelt für beide Anwendungen hocheffektive, automatisierte Prozessketten.

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