Forschungsbeispiele

Optimierung von Bioreaktoren für Life Science

blood

Viele Prozesse bei der Herstellung von Biopharmazeutika sind noch manuell und damit zeitaufwändig. Deshalb ist das Interesse an einem kontinuierlichen Prozesskonzept sehr groß. Ziel ist es, Bioreaktoren zu verbessern und die Lebensfähigkeit der darin befindlichen Zellen über längere Zeiträume, in der Regel Wochen, zu verlängern. Frische Medien werden im gleichen Rhythmus zugeführt, verbrauchte Medien werden aus dem Bioreaktor entfernt, und die Zellen verbleiben auch während des Medienwechsels im Bioreaktor.

Solche Systeme gibt es bereits heute, aber derzeit sind nur größere Bioreaktoren realisierbar. Ziel dieses Projekts ist es, das Know-how der Mikrofluidik zu nutzen, um die Leistung von Bioreaktoren zu verbessern. Dazu haben wir uns im Rahmen eines internationalen Förderprojekts mit einem großen Unternehmen der Biotech-Industrie zusammengetan.

Verneblung von Flüssigkeiten

Seit fast 10 Jahren begleiten wir unseren Kunden Softhale N.V. bereits bei verschiedenen signifikanten Entwicklungsprojekten im Bereich der Verneblung von Flüssigkeiten. Bartels Mikrotechnik unterstützt bei der Konstruktion von einigen Teilen in generischen medizinischen Geräten und der Patentstellung. Ziel ist die Entwicklung eines hochgradig funktionalen Geräts zur Verneblung von flüssigen Medikamenten.

Die Aufgaben vom Bartels Team in diesem Kundenprojekt sind vielfältig. Bereits im Early-Stage Proof-of-Concept haben wir Messungen und orientierende Tests durchgeführt um zu schauen, ob die Patentidee funktional ist. Wir finden preiswerte, einfache Möglichkeiten, die Tests umzusetzen – und trotzdem gute Ergebnisse erreichen. Gleichzeitig arbeiten wir Hand in Hand mit dem Kunden an den Grundlagen des Devices und unterstützen in der Entwicklung.

Eine besondere Herausforderung in diesem Projekt sind die sehr kleinen Maße. Bei den Düsen handelt es sich um Glasstrukturen, die gerade einmal 8 mm3 klein sind. Wir haben herausgefunden, wie man mit so kleinen Strukturen ohne großen Ausschuss arbeiten kann. Das verringert die Gesamtkosten und steigert die Effizienz.

Verneblung von Flüssigkeiten in der Mikrofluidik

Es gibt verschiedene Technologien, mit denen Flüssigkeiten vernebelt werden können:

  • Vibrating Mesh (zu sehen in unserem Vibrating Mesh-Video)
  • Wirbelkammerdüse
  • Elektrosprayverfahren
  • Kollisionsdüsen

Bartels Mikrotechnik hat Erfahrungen in all diesen Bereichen. So können wir unser umfangreiches Wissen nutzen, um einen Mehrwert für unsere Kunden zu bieten.

HO PRO 3D

Entweder schnell oder präzise – beides geht nicht bei der Herstellung feinster Polymerstrukturen mit dem Laser. Oder doch? Die Kombination von Stereolithografie und Multiphotonen-Polymerisation soll es möglich machen: Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln eine Maschine für hochpräzise, wirtschaftliche 3D-Aufbautechniken, die beide Verfahren nutzt. Am 1. November 2018 startete hierzu mit den Projektpartnern ILT Fraunhofer, Bartels Mikrotechnik GmbH, Miltenyi Biotec und LightFab GmbH das Projekt »Hohe Produktivität und Detailtreue in der additiven Fertigung durch Kombination von UV-Polymerisation und Mehrphotonenpolymerisation – HoPro-3D«, das durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert wird.

MikroBo

ear of an old man with technological device showing the importance of medical technology nd micropumps for health and care
Das Logo des Bundesministeriums für Bildung und Forschung mit dem Bundesanleihen und der deutschen Flagge ist zu sehen, da das Projekt MikroBo an dem auch Bartels Mikrotechnik beteiligt ist gefördert wird.

In den Industrieländern sind heutzutage Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems die häufigste Todesursache.

Als wichtigster Indikator für den gesundheitlichen Zustand dieses Systems gilt der Blutdruck. Ist dieser zu hoch sind Gegenmaßnahmen notwendig, um mögliche gesundheitliche Schäden zu vermeiden.

Heutzutage ist es im häuslichen Umfeld nicht möglich den Blutdruck kontinuierlich zu messen. Eine 24-stündige Überwachung stellt für Patienten mit den heutigen Methoden eine große Belastung dar, da diese aus einzelnen, über Tag und Nacht verteilten Messungen in regelmäßigen Abständen besteht.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Mikrosystems inkl. benötigter Sensor-Aktor-Komponenten zur permanenten, nichtinvasive Blutdrucküberwachung im Ohr.

Projektteilnehmer:

Einen kurzen Abriss zu dem Projekt können Sie hier nachlesen: MikroBo

SeQuLas

Ziel des Projektes SeQuLas ist es, eine neuartige Prozesstechnik zum absorberfreien Laserschweißen von Thermoplasten zu entwickeln.

Dabei soll anhand eines sich fortlaufend aktualisierenden Temperaturfeldes während des Schweißprozesses nicht nur die Segmentierung der Nahtkontur erfolgen.

Auch die Bestrahlungsreihenfolge und -parameter sollen angepasst werden, um letztlich einen definierten Energieeintrag zu realisieren. SeQuLas will damit Flexibilität und Effizienz der industriellen Produktion in NRW steigern.

Raumfahrt

Raumfahrtmissionen sind extrem kostspielige Hightech-Projekte, bei denen die Technik eine maximale Zuverlässigkeit gewährleisten muss. Fällt ein Bauteil im All aus, sind zig Millionen verloren, mitunter geht es in die Milliarden.

Auch aus diesem Grund hat die studentische Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart e.V. (KSat) bei einem Praxisprojekt mit einer wartungsfreundlichen Bartels-Pumpe gearbeitet, die ohne mechanische Teile auskommt: der mp6.

Diese Mikropumpe macht sich nun auf den Weg zur ISS und wird dort eine ferrofluidische Flüssigkeit fördern, um ein NASA-Experiment für einen alternativen Raketenantrieb in der Schwerelosigkeit zu testen.

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Bartels goes Orbit.