Humane Stammzellen gelten als Hoffnungsträger der Medizin – in Zukunft sollen sie die Therapie von vielen Leiden wie etwa neurodegenerativen Erkrankungen ermöglichen. Mit LabBag® haben Fraunhofer-Forscher ein All-in-One-System in Form eines transparenten Beutels entwickelt, in dem sich Stam ... mehr
Hartmagnetische Schichten für die hochpräzise Mikroskopie
Kleinste Zellstrukturen sehr schnell und genau erfassen
Im Kampf gegen das Coronavirus kommt der Mikroskopie ein besonderer Stellenwert zu: Spezial-Mikroskope sind ein unverzichtbares Hilfsmittel bei der Darstellung kleinster Zellstrukturen. Sie helfen, die Entwicklung von Impfstoffen und Therapien voranzutreiben. Dabei sind die Anforderungen an die optische Auflösung der Mikroskope und die Präzision der Mikroskoptische enorm. Hartmagnetische Schichten des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST tragen dazu bei, kleinste Zellstrukturen sehr schnell und genau zu erfassen.
Mikroskop- und Labortechnik sind ein unverzichtbares Hilfsmittel im Kampf gegen Viren und Bakterien. Sie unterstützen Wissenschaftler bei der Suche nach Impfstoffen und Therapien, etwa gegen SARS-CoV-2. Am Fraunhofer IST in Braunschweig entwickeln Forscher hartmagnetische CoSm-Schichten (kurz für Kobalt-Samarium) für magnetische Maßstäbe. Diese Bänder werden in den Mikroskoptischen der Dr. ITK Kassen GmbH eingesetzt. Im Zusammenspiel mit Sensoren und einem Auswertealgorithmus erhöhen sie die Positioniergenauigkeit des Mikroskoptischs, auf dem die Probe zur Beobachtung abgelegt wird. »Biologisches Material wie Zellen können sich bewegen, daher muss ich Positionen bis auf den Mikrometer präzise anfahren können«, sagt Dr. Ralf Bandorf, Wissenschaftler am Fraunhofer IST. Die Mikroskoptische, die mit der magnetischen Positionierung arbeiten, lassen sich sehr kompakt bauen – sie werden in Mikroskopen von namhaften Herstellern wie Leica oder Zeiss eingesetzt. Die CoSm-Schichten wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner entwickelt.
Positionsauflösung im Nanometerbereich
Das Team rund um Dr. Bandorf bringt die CoSm-Schichten auf unmagnetische Metallbänder auf, sprich diese erhalten eine definierte magnetische Struktur bzw. Funktionsschicht, die sich mit einem Signalmuster codieren und per Sensor auslesen lässt, um eine Positionsbestimmung vornehmen zu können. »Im Zusammenspiel mit den integrierten Sensoren, die die Signale auslesen, ermöglichen unsere Schichten das Anfahren von Positionen bis auf fünf Nanometer genau«, so der Ingenieur. Die Tische ermöglichen durch das integrierte Messsystem eine Absolutbestimmung der Position, ohne Referenzierung. Wiederholgenauigkeiten von plus/minus 100 Nanometer sind erreichbar. Dies ist besonders bei der Untersuchung von lebenden Objekten wichtig, wo die Untersuchungszeit oftmals knapp und ein schnelles Positionieren daher essentiell ist.
Die Schichten ersetzen galvanische Kobaltschichten, für die umweltschädliche Chemikalien benötigt werden. Sie zeichnen sich durch ihre Robustheit und Langlebigkeit sowie durch besonders gute magnetische Eigenschaften aus: Sie ermöglichen ein stärkeres magnetisches Signal und berührungsloses Messen. Auch kann man in geschlossenen Bauteilen wie etwa Hydraulikzylindern messen, an die optische Systeme nicht gelangen.
Anders als reine Kobaltschichten sind die CoSm-Schichten nicht so leicht ummagnetisierbar und unempfindlich gegenüber Störfeldern. Außerdem lassen sich sehr feine Schichtdicken erzielen. Darüber hinaus erlauben sie auch das Messen in verschmutzten Bereichen. Aber auch Winkelpositionen und Radialbewegungen lassen sich messen. Dies ist in Robotikanwendungen relevant – etwa in der Automobilbranche. »Bringt man eine kompakte CoSm-Schicht direkt auf das Bauteil wie ein Kugellager auf, kann man zusätzliche Informationen erhalten«, erklärt Bandorf. Auch im Bereich der Elektromobilität steigt die Nachfrage nach hochgenauen magnetischen Messsystemen.
Umweltfreundliches Beschichtungsverfahren
Die CoSm-Schichten werden mit einer am IST entwickelten Technologie, dem Hohlkathoden-Gasfluss-Sputtern, einem Vakuumbeschichtungsverfahren hergestellt. Anders als bei galvanischen Verfahren kommen hier keine Schadstoffe zum Einsatz.
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
- Mikroskopie
- Zellstrukturen
- Zellen
-
News
Blut und Knochen maßgeschneidert aus dem Beutel
Ärzte setzen bei vielen Therapieverfahren lebende Zellen ein: Bei der Bluttransfusion ebenso wie bei Knochenmarktransplantationen, bei Stammzelltherapien oder nach schweren Verbrennungen. Tendenz zunehmend. Problematisch ist jedoch die Haltbarkeit der verwendeten Zelllösungen. Da sie extrem ... mehr
Neue Kunststoffe für bessere Zellen-Zucht
Neuartige Kunststoff-Oberflächen zu entwickeln, auf denen menschliche und tierische Zellen besser und kontrollierbarer wachsen sollen als bislang: Mit diesem Ziel haben sich neun Projektpartner zur Forschungskooperation "Innosurf" zusammengeschlossen. Koordiniert wird das Projekt von Wissen ... mehr
-
News
Neues Messsystem für Erdgas – schnell und genau
Die Qualität von Erdgas unterliegt starken Schwankungen. Nicht nur unterschiedliche Erdgasvorkommen sind dafür verantwortlich, sondern zunehmend auch die Einspeisung von Wasserstoff aus Power-to-Gas-Anlagen. Zur Brenngasanalyse hat Fraunhofer IPM zusammen mit der RMA Mess- und Regeltechnik ... mehr
Krebserkrankungen über die Atemluft erkennen
Unsere Atemluft enthält Informationen, die sich für die Diagnostik von Krankheiten nutzen lassen. Forscher am Fraunhofer-Projektzentrum für Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin MEOS entwickeln Lösungen, die künftig die Analyse der Atemluft ermöglichen. Bei ihren Forsch ... mehr
Analysesystem ermöglicht gezielte Untersuchung von antiviralen Oberflächen für Materialentwickler
Der Bedarf an Alltagsgegenständen mit antiviralen Oberflächen ist aufgrund der COVID-19-Pandemie groß. Bekannt ist, dass die Materialbeschaffenheit eines Gegenstandes einen Einfluss auf die Überlebensfähigkeit von Viren auf Oberflächen hat. Hier knüpfen die Arbeiten des Fraunhofer IFAM an: ... mehr
-
Dienstleistungen
Schnelle Nachweise für medizinische Fragestellungen, Tiergesundheit, Ernährung, Kosmetik und Umwelt
Kundenorientierte Entwicklungsservices - Auf Augenhöhe mit unseren Kunden ✓ Von der Ideenfindung über Machbarkeitsstudien bis hin zum Prototyp ✓ Maßgeschneiderte Nachweise von Biomarkern, Toxinen, Keimen, Wirkstoffen und weiteren Analyten ✓ mehr
-
Videos
Schnelle Nachweise für medizinische Fragestellungen, Tiergesundheit, Ernährung, Kosmetik und Umwelt
Am Fraunhofer IZI-BB werden analytische und biotechnologische Lösungen für medizinische Fragestellungen, Tiergesundheit, Ernährung sowie Kosmetik und Umwelt entwickelt. Schwerpunkte der Forschung sind Probenaufbereitung, Entwicklung molekularer Erkennungselemente und Datenerfassung sowie Mi ... mehr
- 1analytica 2020 mit sehr guten Ergebnissen im digitalen Format
- 2Neue SARS-CoV-2-Variante hat sich im Sommer 2020 in Europa verbreitet
- 3Die künstliche Zelle auf einem Chip
- 4Gemeinsame Schwachstellen von Coronaviren
- 5Forscher enthüllt Sensor, der COVID-19-Infektion schnell erkennt
- 6Neue Technik durchbricht eine Technologie-Barriere, die die RNA-Bildgebung 50 Jahre lang einschränkte
- 7Auflösungsweltrekord in der Kryo-Elektronenmikroskopie
- 8Neuer Algorithmus schärft den Blick der leistungsstärksten Mikroskope der Welt
- 9Revolution in der Krebsdiagnostik: Neue Technik zeigt ganze Tumorstücke in 3D
- 10Erstes Infrarot basiertes Mikroskop mit Quantenlicht: Die Zukunft der Biomedizin?
- Neues hocheffizientes Analyseverfahren für SARS-CoV-2 Mutationen
- Neuer Kontrastmechanismus verbessert Xenon-MRT
- Riesiges Potenzial nutzen, das in den täglich anfallenden Labordaten schlummert
- Ein prognostischer Alzheimer-Blutest im symptomfreien Zustand
- Hartmagnetische Schichten für die hochpräzise Mikroskopie