Mikrofluidik: Experimentelle Charakterisierung eines neuartigen mikrofluidisches Point-of-Care-Devices zur Detektion multiresistenter Krankenhauskeime

Themengebiete: Life Science,  Bakterienkultivierung, Versuchsdurchführung, Lab-on-a-Chip, PoC-Diagnose           

 

 

Hintergrund: Jeder zehnte stationär behandelte Krankenhauspatient infiziert sich mit einer bakteriellen Infektion, die oft schon gegen mehrere Antibiotika resistent ist. Eine Detektion dieser Resistenzen dauert derzeit mit konventionellen Methoden über 8 h. Dies gefährdet das Leben der Patienten durch eine verzögerte Antibiotikatherapie. Am IMT wurde ein mikrofluidisches Point-of-Care Device entwickelt, das auch mit geringsten Probenvolumen eine Detektion der Bakterienresistenzen unter 4 h ermöglichen soll und dabei auf ein optofluidisches Messprinzip setzt. Ein großer Vorteil ist, dass die Bakterien direkt in einem mikrofluidischen System kultiviert werden können. Zur Charakterisierung dieses Systems müssen fluidische Versuche durchgeführt werden, die das Kultivieren lebender Bakterien beinhaltet. Dies bietet Einblicke in die experimentelle Praxis mit Bakterien und in das wachsende Feld der Mikrofluidik.

Im Rahmen einer studentischen Arbeit sind folgende Aufgabenpakete zu bearbeiten:

Thema: Experimentelle Charakterisierung eines PoC-Devices zur Detektion von Escherichia coli Bakterien

  • Literaturrecherche zur Messgenauigkeit und -geschwindigkeit von aktuellen mikrofluidischen Antibiotikaresistenztests
  • Durchführung von Kultivierungsversuchen mit E. coli-Bakterien zur Ermittlung der Reproduzierbarkeit von Messergebnissen
  • Durchführung von Vergleichsmessungen mit alternativen Krankheitserregern
  • Bewertung und Diskussion der experimentell bestimmten Ergebnisse

Die Arbeiten sind für verschiedene Studienrichtungen geeignet, dazu zählen: Maschinenbau, Mechatronik, Bioingenieurwesen, Biotechnologie, Pharmaingenieurwesen und verwandte Studiengänge

Umfang: Der Umfang kann problemlos an die jeweilige studentische Arbeit angepasst werden.
Beginn: Ab sofort
Kontakt:

Sprecht mich einfach an: Jan Busche, M.Sc., jan.busche@tu-bs.de – 0531-391-9762

Die Informationen gibt es auch hier: .pdf

Ansprechpartner:
Jan Busche

Development of human-liver-on-a-chip system

Themengebiet:
Organ-on-a-chip
 
Beschreibung: The past decade has witnessed an unprecedented predicament in drug research and development (R&D): more funds were invested, but fewer new drugs were generated. The traditional tools used in the R&D of pharmaceutical industry are not compatible anymore, such as animal trails, Monolayer culture, cultivation of tissue slices or cell extracts in Petri dishes or other in vitro 2D models.
Organ on Chip (OOC) technologies as the new generational 3D model can enable the user to easily control the biological micro-environment, to induce physiological forces or gradients and to introduce dynamic flow. These systems have shown cell morphologies and metabolism similar to those observed in vivo. 
At Institute of Microtechnology (IMT), a “liver organ on a chip” system is being developed. In order to mimic the human in vivo microenvironment for liver, the chip will contains Nano-sieves membrane and microfluidic channels. The human liver cell (or other type of human cells) will be cultivated and tested by different integrated bio-sensors, such as Oxygen, pH, albumin sensors, and so on. Also the image sorting techniques with the help of computer vision sciences will also be applied to determine the live/death of cells. 
     
pictures © by TissUse GmbH and others
The coresponding research thesis will be :
1. The development of mixier integrated chip system with high resolutional 3D printer by using biocompative material.
2. Bio-sensor development and integration. The possible sensor could be Oxygen-sensor, pH-sensor, biological secretion sensor (albumin) and TEER-sensor.
3. Fluidic simultion for chip system in Comsol or ANSYS Fluent. 
4. Cleanroom working for different microfabrication processes. Including Two-Photon-Polymerization (2PP) 3D-Nanoscale print.

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M.Sc. Bo Tang

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Research Associate
E-Mail: b.tang@tu-braunschweig.de
Telefon: +49 (0) 531 391-9768

Ansprechpartner:
Bo Tang

Gedruckte flexible Sensorik

Themengebiet: Gedruckte Sensorik, flexible Sensorik, Messtechnik, Produktentwicklung
Beschreibung: Für die Unterstützung bei der Entwicklung eines gedruckten, flexiblen Sensors in unserem jungen Startup "MinkTec" suchen wir eine(n) engagierte(n) Student(in), der/die Interesse an flexibler Sensorik, Siebdrucktechnik und/oder Produktentwicklung mitbringt und gerne bei uns seine/ihre Abschlussarbeit schreiben möchte. Schwerpunkte deiner Arbeit können sein:  
  • Planung und Durchführung von Siebdrucktestreihen sowie die Evaluation der Ergebnisse
  • Entwicklung einer Halterung zum komfortablen Tragen des FlexTails auf dem Rücken
  • Programmierung einer App zur Visualisierung der Sensorsignale

Die Betreuung der Arbeit wird in Kooperation mit dem IMT stattfinden.

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Ansprechpartner:
Martin Schwerter

Aufbau eines Prüfstands zur Ermittlung von Laserstrahlprofilen

Themengebiet: Laserbearbeitung        

Beschreibung: Bachelor- oder Studienarbeit.

Seit 5 Jahren wird am Institut für Mikrotechnik mit einer Femtosekunden-Laser Mikrostrukturierungsanlage geforscht und dabei neue Fertigungsprozesse entwickelt. Dabei ist es für immer mehr Prozesse wichtig, die genaue Form der Energieverteilung innerhalb des propagierenden Laserstrahls zu kennen. Auch durch gezielte Manipulation eines Strahlprofils ergeben sich neue Fertigungsmöglichkeiten. Bisher war es uns nicht möglich gewesen diese Strahlprofile zu untersuchen, doch mit einem neuen Beamprofiler haben wir jetzt die technischen Mittel dafür. 

Insbesondere die Vermessung eines Strahlprofils in der Fokusebene stellt noch eine Herausforderung dar, da dort der Strahl mit einer Optik vergrößert werden muss. Bis jetzt fehlt ein geeigneter Prüfstand um die Messungen durchführen zu können.

Die Aufgabe umfasst folgende Arbeitspakete:

  • Konstruktion eines Prüfstandes zur Messung der Strahlprofile
  • Untersuchen von Möglichkeiten der Vergrößerung des Fokuspunktes
  • Charakterisierung von verschiedenen Strahlprofilen

Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik, sowie verwandte Bereiche.  

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Ansprechpartner:
Korbinian Rager

Aufbau eines Regelkreises zur Füllstandskontrolle eines Mikrobioreaktors

Beschreibung:  
Bachelor- oder Studienarbeit, Aufbau eines Regelkreises zur
Füllstandskontrolle eines Mikrobioreaktors
Für das Projekt Mikrobioreaktoren für biopharmazeutische Anwendungen schreibe ich eine Bacheloroder
Studienarbeit aus. In dem Projekt geht es um die Entwicklung neuartiger Mikrobioreaktoren für die
pharmazeutische Forschung. Diese haben nur ein Volumen von deutlich unter 10 μL und werden mittels
Kapillarwellenanregung vermischt.
Weil die Verdunstung in diesen Systemen sehr groß ist, muss ständig
Wasser nachgeführt werden. Für diese Nachführung ist eine ständige
Kontrolle des Wasserstandes durch einen Mikrokanal notwendig.
Die Kontrolle des Füllstandes erfolgt über ein Triangulationssensor,
die Nachführung von Flüssigkeit wird über eine Spritzenpumpe
geregelt.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Punkte:

  • Aufbau eines Messstandes bestehend aus Mikroreaktor, Spritzenpumpe, Schüttelstand und Triangulationssensor
  • Charakterisierung des Systems:
    • Verdunstungsrate bestimmen
    • Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Sensors bestimmen
  • Aufbau einer Regelsteuerung z.B. mittels LabView, VBA oder vergleichbares inkl. Benutzeroberfläche
  • Langzeittest unter realen Bedingungen, evtl. Test während einer laufenden Kultivierung am PVZ
  • Die Arbeit ist ab sofort und schnellstmöglich zu vergeben.

Anforderungen:

Studium des Maschinenbaus, der Physik oder der Elektrotechnik sowie vergleichbare Fächer
und grundlegende Kenntnisse in der Programmierung (egal welche Sprache)

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Ansprechpartner:
Sven Meinen

Optisches Gitter aus Nanokanälen zur Nanopartikelmessung

Themengebiet: Nanopartikelkonzentration, Mikrofluidik, Optik, experimentelle Arbeit
Beschreibung: Innovationen in der Nanotechnologie haben ein großes Potential für die Weiterentwicklung von Elektronik, Photonik bis hin zur Medizintechnik. Um die Vorteile von nanoskaligen Materialien nutzen zu können, ist die präzise Kontrolle der Konzentration häufig entscheidend (z.B. Wikrstoffkonzentration in Arzneimitteln). Die Bestimmung der Konzentrationen von Nanopartikeln in Suspensionen ist aber immer noch eine große Herausforderung, insbesondere wenn nur kleine Probenvolumen und Partikel < 30 nm vorliegen.

Am IMT wurde ein neuartiger optischer Sensor entwickelt in dem durch die gezielte Anordnung von Nanokanälen als optisches Gitter kleinste Brechungsindexunterschiede detektiert werden können. Dieses Detektionsprinzip soll zur Messung von Nanopartikelkonzentrationen genutzt werden. Die Mikrosysteme sollen im Rahmen der Arbeit hergestellt (Reinraumarbeit), erprobt / charakterisiert und bewertet werden.

 

 

Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Mechatronik sowie verwandte Bereiche.  

 

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Ansprechpartner:
Foelke Purr

Mikronadeln und –kanäle zur Integration in Mikrogreifer

Themengebiet: Mikrotechnik, Fertigung, Prozessentwicklung...          

Beschreibung:

Die Injektion potentieller Wirkstoffe in einzelne Zellen wird immer noch zum größten Teil manuell ausgeführt. Da dies mit einem großen Ausschuss einhergeht, soll der Vorgang mithilfe mikrotechnisch gefertigter Werkzeuge automatisiert werden. Dazu werden Mikronadeln in Mikrogreifer integriert, die beim Schließen der Greifer die Zelle punktieren.

In einer studentischen Arbeit soll der Herstellungsprozess der Mikronadeln in Silizium optimiert werden. Dazu gehört beispielsweise die Untersuchung des Trockenätzprozesses für tiefe Gräben mit großem Aspektverhältnis und die Abscheidung von Siliziumnitridschichten in diesen Gräben. Die Auswertungen der Versuche erfolgen mit einem Rasterelektronenmikroskop.

 

Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.    

 

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Ansprechpartner:
Mayra Garcés-Schröder

Erprobung eines neuartigen 3D-Druckverfahren auf Basis der 2-Photonen-Polymerisation im Mikrometer-Maßstab

Themengebiet: Mikrotechnik, Fertigungstechnik, Messtechnik ...
Beschreibung: Die 2-Photonen-Polymerisation (2PP) ist ein Verfahren zur dreidimensionalen Mikro- und Nanostrukturierung. In diesem Projekt wird die Möglichekit erprobt mikrofluidische Systeme mittels der 2PP (Anlage: Nanoscribe Photonic Professional GT) zu realisieren. In solchen Systemen mit typischen Kanalabmessungen von 10 bis 100 µm können Reaktionsprozesse mit viel besserer Kontrolle des Stoff- und Wärmetransportes erfolgen. Ziel dieser Arbeit besteht in der Realisierung von 3D-gedruckten mikrofluidischen Systemen, die für spätere mikrofluidische Einsatzzwecke verwendet werden können. Dazu gehört es einen vollständigen Prozessplan zu entwerfen, die es dem/der späteren Anwender/-in ermöglicht, jedes Design für ein mikrofluidisches System zu fabrizieren.  

Tätigkeitsfelder:

  • CAD-Entwicklung von mikrofluidischen Systemen mit SolidWorks
  • Systemherstellung mittels 2-Photon-Polymerisation (Anlage: Nanoscribe Photonic Professional GT)
  • Untersuchung gedruckter Systeme mittels REM, LSM und Lichtmikroskopie
  • Entwerfen eines Prozessplans für die Herstellung von mikrofluidischen Systemen mittels 2PP im Mikrometer-Maßstab 

Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.  

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Ansprechpartner:
Peer Erfle

Silizium-Mikrospiegel

Themengebiet: Mikrotechnik, Konstruktion, Fertigung, Forschung
Beschreibung: Aus der Luft- und Raumfahrt sind Sensoren zur Navigation nicht mehr wegzudenken. Dies gilt auch für Gyroskope, welche zur Messung von Drehraten eingesetzt werden. Speziell für die Navigation bedarf es hierbei hohen Anforderungen. Diese sind mit den optischen Messverfahren der gängigen Gyroskoptechnik erreichbar. Sie werden schon heute in der Luft- und Raumfahrt zur Navigation eingesetzt. Hinsichtlich der Größe und des Gewichts ist jedoch eine Miniaturisierung dieser Systeme sinnvoll.
Für das am IMT zu miniaturisierende optische Messverfahren werden spezielle entwickelte Spiegel mikrotechnisch hergestellt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die optischen Eigenschaften dieser Spiegel optimiert werden.

 
Die Arbeit umfasst unter anderem die folgenden Aufgabenpakete (wobei der Umfang je nach Art der Arbeit angepasst werden kann):

  • Optimierung des Herstellungsverfahren
  • Herstellung der Spiegel im Reinraum
  • optische Charakterisierung der Mikrospiegel

 

Die Arbeit ist für die Fachrichtungen Maschinenbau, Physik, Wirtschaftsingenieurwesen und verwandte Bereiche geeignet. Bei Interesse sprecht mich einfach an:

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Dipl. Ing. Ingmar Leber
Tel.: 0531/391-9745
E-Mail: i.leber@tu-braunschweig.de

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Ansprechpartner:
Ingmar Leber

Mitarbeit im DFG-Projekt 3DSense

Themengebiet: Mikrotechnik, Flexible Elektronik, Medizintechnik, Konstruktion, Prozess-Entwicklung
Beschreibung:

Hier soll das DFG-Projekt 3DSense vorgestellt werden, in dessen Rahmen unterschiedliche studentische Arbeiten bearbeitet werden können. Wenn Sie sich für den Bereich der flexiblen Elektronik im Hinblick auf die Entwicklung neuartiger Life-Science Produkte interessieren, sind Sie hier genau richtig.

Mögliche Themen:

  • Laser Parameterstudie (DLC-Beschichtung)
  • Automatisierte Sensortests
  • Aufbau eines Prüfstands zur Scherkraft-Bestimmung
  • Elektrische Verbindungstechnik, Leiterbahntyp, Platinenherstellung, …
  • weitere Themen gern auf Nachfrage

Geeignet für die Fachrichtungen:

Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Medizintechnik, angewandte Physik, sowie verwandte Bereiche.

 

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Ansprechpartner:
Chresten von der Heide

Programmierung einer Vorschau für mikrotechnische Fotolithografiemasken

Themengebiet: Mikrotechnik, Konstruktion, Fotolithografie, Programmierung
Beschreibung: In dieser Arbeit soll eine Software entwickelt werden, die nach Nutzervogabe aus den verschiedenen Ebenen einer 2D-CAD-Datei eine Vorschau für eine fertige Fotolithografiemaske generiert. Diese Vorschau soll die (unzureichende) Vorschaufunktion der bereits existierenden Maskenschreibersoftware ergänzen bzw. ersetzen.   

 

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Ansprechpartner:
Benjamin Gursky

Dehnungsprüfstand zur Widerstandsmessung von elastischen Leiterbahnen

Themengebiet: Mikrotechnik, Materialwissenschaften, Flexible Elektronik, Wearables
Beschreibung: Im Rahmen dieser Studienarbeit soll ein Prüfstand für dehnbare Leiterbahnen aus einer neuartigen Gold-Gallium Legierung konstruiert werden.

Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, sowie verwandte Bereiche.  

 

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Ansprechpartner:
Chresten von der Heide

Charakterisierung von Dünnschicht-Halbleitern

Themengebiet: Mikrotechnik, Halbleitertechnik, CAD
Beschreibung: Im Rahmen dieser Studienarbeit soll ein neuer Prüfstand zur Bestimmung des Schichtwiderstandes von gesputtern Halbleiter-Dünnschichten wie Zinkoxid und amophem Silizium aufgebaut werden. Dazu wird ein modernes 4-Spitzen Messgerät angeschafft. Anschließend erfolgt die Charakterisierung unterschiedlich hergestellter Sputterschichten. Am Ende sollen die optimierten Schichten für den Aufbau verschiedener Dünnschichttransistoren (TFTs) verwendet werden.

Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik,
sowie verwandte Bereiche.  

 

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Oder auf Englisch: PDF Download (English Version)

Ansprechpartner:
Chresten von der Heide

Entwicklung eines neues Mikrotastsystems

Themengebiet: Mikrotechnik, Messtechnik
Beschreibung: Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.         

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Ansprechpartner:
David Metz

Entwicklung eines Mikroenvironments für die taktile Messtechnik

Themengebiet: Messtechnik , Konstruktion ...
Beschreibung: Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.   

Wir betreut von der PTB Braunschweig in Rahmen ein Zusammenarbeit.

 

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Ansprechpartner:
David Metz

Flexible Ummantelung für einen medizinischen Manipulator

Themengebiet: Mikrotechnik, Prozess-Entwicklung, flexible & dehnbare Elektronik, Medizintechnik
Beschreibung: Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll eine funktionalisierte Ummantelung für einen medizinischen Aktuator entwickelt werden.     

Geeignet für die Fachrichtungen:

Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik, Medizintechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.  

 

Weitere Infos siehe: PDF Download

Details: PDF Download (English Version)

Ansprechpartner:
Chresten von der Heide

Entwicklung und Herstellung von polymerfolienbasierten mikrofluidischen Systemen mittels Ultraschallheißprägen

Themengebiet: Life Science, Mikrotechnik
Beschreibung: Am IMT wird derzeitig an der Entwicklung von unterschiedlichsten Organ-on-a-Chip Systemen  geforscht. Die Herstellung solcher Systeme mittels klassischer Mikrofabrikationsverfahren ist sehr aufwändig und kostspielig. Abhilfe könnte das Ultraschallheißprägen verschaffen, mit dem Polymerfolien innerhalb einiger Mikrosekunden aufgeschmolzen und umgeformt werden können. Dabei muss der Prozess zunächst, anhand einer experimentellen Parameterstudie, analysiert und an die erforderlichen Anforderungen angepasst werden.    

 

Fachrichtung: Maschinenbau, pharmazeutische Technologie und Biotechnologie.

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Ansprechpartner:
Eugen V. Koch, "Eko"

Entwicklung einer Messstation für die Energie-Lernfabrik am IWF auf Basis eines Silizium-Mikrotaster

Themengebiet: Mechatronik, Konstruktion, Programmierung
Beschreibung: Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.     

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Ansprechpartner:
David Metz

Entwicklung Elektronik für ein Mikrotastsystems

Themengebiet: Elektronik
Beschreibung: Geeignet für die Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, angewandte Physik,
sowie verwandte Bereiche.     

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Ansprechpartner:
David Metz