PhysioNanoAkt - Hierarchische poröse Sensorsysteme zur in-vivo Detektion von Änderungen des physiologischen Umgebungsmilieus in der Humanmedizin

Das Projekt PhysioNanoAkt hat zum Ziel, Sensoren und Aktuatoren in Form von Mikrobiegebalken herzustellen, die kontrolliert und reversibel über die Änderung medizinisch relevanter Parameter in physiologischen Lösungen gesteuert werden. Das grundlegende Funktionsprinzip des Systems beruht auf der mechanischen Verformung von nanoporösen Materialien aufgrund der Änderung der Grenzflächenenergie zwischen den Porenwänden und der Flüssigkeit. Für die Herstellung der Biegebalken soll eine Kombination der chemischen Synthese von nanoporösen Filmen (bottom-up Ansatz) und deren Strukturierung auf der Mikrometerebene (top-down Ansatz) mit der Methode der Röntgenlithographie mittels Synchrotronstrahlung eingesetzt werden. Die Funktionsweise des Systems als Aktuator soll mit einer eigens zu diesem Zwecke entwickelten Feuchte-/Flüssigkeitskammer in Verbindung mit einem Rasterkraftmikroskop demonstriert werden. Durch Adsorption von Molekülen/Proteinen soll Sensitivität für bestimmte physiologische Parameter (z.B. pH, Ionenstärke) erzielt werden und es soll die Anwendbarkeit des Systems für relevante medizinische Fragestellungen wie z.B. dem Monitoring des Abbauverhaltens von resorbierbaren Implantatmaterialien und/oder Frühdetektion des Infektes in-vitro getestet werden.