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Fertigung eines Mikrofluidik- Bauteils zur Lebendzellzahlbestimmung mittels Reinraumtechnik

Zusammenfassung

Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Zellzählkammer mit den gleichen Eigenschaften und Möglichkeiten der Neubauer-Zählkammer. Allerdings bei besserer Reproduzierbarkeit dank einer computergestützen Auswertung und der Einsparung von Kosten durch die mehrfache Fertigung der Zählkammer in einem Kaltabformprozess. Alle grundlegenden Techniken und Meilensteine konnten in dieser Arbeit erfüllt und teilweise übertroffen werden. Dennoch zeigten sich auch Ansätze für eine spätere Optimierung.

Mit Hilfe einer außerhalb der TFH-Wildau gefertigten Belichtungsmaske wurde ein mit NiCr-beschichteter Siliciumwafer lithographisch strukturiert. Anschließend erfuhr der Wafer eine Behandlung in einem isotropen ätzenden CAN-Bad und einem ansiotropen ätzenden KOH-Bad. Die fertigen Siliciumstempel wurden darauf folgend mit einer Wafersäge vereinzelt. Unter Verwendung des Polymers PMDS1) konnte diese mit einer sehr hohen Detailgenauigkeit in einem Kaltabformprozess abgeformt werden. Zum Abschluss wurde der Mikrofluidikchip testweise mit einem Glas oder Siliconplättchen verkappt und das nun fertige Bauteil an einer Mikropumpe angeschlossen. In einem anschließenden Test konnte die Funktionalität des Bauteils bewiesen und weitere Verbesserungsansätze verdeutlicht werden.

Beispielsweise die von der Firma GeSim zusätzlich angebrachten Kompensationsstrukturen und Invertierung der Linealfläche erwiesen sich mit als Dreh- und Angelpunkte dieser Arbeit. Insbesondere die Linealfläche stellte ein kaum zu behebendes Hindernis der Verkappung dar. Der somit entstandene Steg zwischen Kanal und Linealfläche besaß zumeist nicht genügend Stabilität, um beide erfolgreich zu trennen, so dass im Falle einer Verkappung Wasser durch einen Riss im Steg in die Linealfläche eindringen konnte. Der daraus resultierende Druckabfall brachte die Strömung der Flüssigkeit im Kanal zum Erliegen.

Die Abformung erwies sich ebenfalls als problematisch, da viele Abrisse der Strukturen als Folge der Trennung von Tool-Kits und Bauteil auftraten. Diese Fehler ermöglichten es beispielsweise der Flüssigkeit außerhalb des Kanals entlang zu fließen.

Eine Verstopfung des Kanals durch Zellen entstand nur bei sehr hohen Konzentrationen.

Die Kanalbreite erwies sich für Hefezellen als überdimensioniert, da die kleinen Zellen im tiefen Kanal schwer zu fokussieren und zudem mehrere Zellen übereinander liegen können, was eine automatisierte Auszählung erschweren würde.

Literatur

Plattner, H.; Hentschel , J. (2006): Zellbiologie. 2Thieme
: DIN 12847 Version 2005-04-08.
1)PMDS: Polydimethylsiloxan
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