Projektbeschreibung

Viele Medikamente besitzen heutzutage eine geringe Wasserlöslichkeit, die eine intravenöse Medikamentenverabreichung aufgrund großer Partikelgrößenverteilung erschwert. Lipid-Nanopartikel mit einer kleinen Größenverteilung als Trägersystem für die Wirkstoffe können die Medikamentenaufnahme in dem menschlichen Körper verbessern. Die Hochdruck-Homogenisierung solcher Partikel ist heutzutage das übliche Verfahren zur Herstellung solcher Partikel. Eine Alternative besteht in der Fällung von Nanopartikeln in einem Mikrosystem. Die Partikel formen sich, wenn ein Lipid, aufgelöst in einer wassermischbaren Flüssigkeit, in eine mit Tensid versetzte wässrige Phase injiziert wird.

In mikrofluidischen Systemen mit typischen Kanalabmessungen von 10 bis 100 µm können Ausfällungen mit viel besserer Kontrolle des Stoff- und Wärmetransportes im Vergleich zur Makroskala erfolgen. Auf diese Weise können steile Temperaturgradienten, extrem kurze Verweilzeiten und schnelle Mischprozesse realisiert werden und dadurch den Zeitpunkt der Kristallisation besser definieren. Eine zusätzliche Separierung des Flusses in Tröpfchen, welche in einer Zweiphasenströmung mit Hilfe von Gas erzeugt wird, kann die freie Konvektion im Nanoliter-Volumen unterdrücken, sodass das Kristallwachstum ausschließlich durch Diffusionsvorgänge in einem abgeschlossenen Volumen gesteuert wird. In diesem Projekt wird untersucht, wie geeignete mikrofluidische Systeme entwickelt und hergestellt werden, in dem die Keimbildung und das Partikelwachstum genau gesteuert werden kann. Geeignete mikrofluidische Systeme werden  durch Mikrofabrikation mit einem Femtosekunden-Lasers realisiert.

                                                   
Abb1.: Mikrofluidisches System hergestellt mit Femtosekunden Laser (oben);  Mischprozess von zwei Lösungen und Trennung des Flusses durch eine Gasblasensegmentierung (unten)