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Lab-On-A-Chip

Ein Lab-on-a-Chip ist ein Gerät, das eine oder mehrere Laborfunktionen auf einem einzigen integrierten Schaltkreis (Chip) integriert.

Diese Chips sind gerade einmal wenige Millimeter bis …

Zellkultivierung

In der Biotechnologie ist das Anlegen von Zellkulturen ein wichtiges Element. Dies gilt für Bioreaktoren, die über Zellen biologische Substanzen erzeugen. Außerdem ist es spannend für Systeme in der Zellkultivierung.

Beispielsweise testen diese Systeme die Wirkung von Pharmaka…

Liquid-Handling-System

Liquid-Handling-Systeme bilden die Basis für die verschiedensten Anwendungen in den Bereichen Life Science und Medical.

Mit der mp6 Mikropumpe, den Komponenten unserer Partner und der dazugehörigen Software …

Point-of-Care Diagnostik

Point-of-Care Diagnostik, auch Point-of-Care-Testing (POCT) genannt, ist die Durchführung von diagnostischen Untersuchungen unmittelbar

  • auf der Krankenstation
  • in der Praxis eines niedergelassenen Arztes
  • oder einer Apotheke …

High-Throughput Screening

High-Throughput Screening (HTS, auch: Hochdurchsatz-Screening) wird vor allem in der Pharmaforschung genutzt.

Bei dieser Art von Test werden an bis zu Millionen von Substanzen biochemische, genetische oder …

Liquid-Handling-System

Bartels Mitarbeiter im Labor

Liquid-Handling-Systeme bilden die Basis für die verschiedensten Anwendungen in den Bereichen Life Science und Medical.

Mit der mp6 Mikropumpe, den Komponenten unserer Partner und der dazugehörigen Software …

Lab-On-A-Chip

Optimierung von Bioreaktoren für Life Science

Ein Lab-on-a-Chip ist ein Gerät, das eine oder mehrere Laborfunktionen auf einem einzigen integrierten Schaltkreis (Chip) integriert. Diese Chips sind gerade einmal wenige Millimeter bis einige Quadratzentimeter groß. Trotz ihrer geringen Größe erreichen sie einen hohen Automatisierungs- und Screening-Durchsatz. Ein Lab-on-a-Chip kann extrem kleine Flüssigkeitsmengen bis hinunter zu weniger als Pikolitern verarbeiten. Damit eignet er sich hervorragend für Mikrofluidik-Anwendungen.

Lab-on-a-chip-Geräte ermöglichen die funktionelle Integration der Mikrofluidik in den diagnostischen Prozess. Die Geräte oder Systeme sind klein und preiswerter als große Laborsysteme. Dadurch können sie direkt am Point-of-Care eingesetzt werden oder sie sind in andere, größere Systeme integriert.

Aufbau eines Lab-on-a-chip-Systems

Unsere mp6 Mikropumpe erweitert passive Mikrofluidik-Chips und wandelt sie in aktive Einheiten um. In der Mikrofluidik sind wir fast immer laminaren Strömungen ausgesetzt. Dies führt zu einem Mangel an Querströmung innerhalb der Flüssigkeit und macht es schwierig, zwei Flüssigkeiten zu mischen.

In diesem Video wird diese Querströmung durch eine spezielle Struktur des mikrofluidischen Chips hervorgerufen. Dadurch lassen sich die beiden unterschiedlich gefärbten Flüssigkeiten leichter mischen. Die Mikropumpe wird elektronisch angetrieben. Sie ermöglicht diesem schlanken, kleinen und preiswerten System das schnelle und sichere Befüllen selbst kleinster und komplexer Strukturen. Dies ist zum Beispiel die Basis für Lab-on-a-Chip-Anwendungen.

Statt mit herkömmlicher Labortechnik können Tests und Diagnosen direkt am Point of Care durchgeführt werden. Das spart Zeit und Kosten und führt zu einer höheren Funktionalität des Systems. Das flache System kann in tragbare Geräte integriert werden, die digitale Handhabung ermöglicht eine variable Flussrate und eine einfache Bedienung.

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Case Study: Smart Dispensing von Flüssigkeiten im Bereich von Mikro- & Nanolitern

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen sehr geringe Mengen an Flüssigkeiten dosiert werden müssen. Vor allem in der Medizin (z.B. bei Lab-on-a-Chip), den Biowissenschaften und der Automobilindustrie müssen häufig hochviskose Flüssigkeiten mit einer sehr geringen Geschwindigkeit gefördert werden. Dieser Prozess muss in hohem Maße kontrolliert werden, da Abweichungen mit dem bloßen Auge oft nicht leicht zu erkennen sind.

Unser Team in der Abteilung microEngineering bei Bartels hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Lösung für dieses Problem zu finden. Sie haben unsere Mikropumpe mp6 und die mp-Labtronix-Laborbox genommen und einen einfachen Aufbau konstruiert. Damit Sie im Bereich des Nano-Dispensings erfolgreich sein können, haben sie eine Vielzahl von Parametern getestet, um die besten für diese Anwendung zu finden.

Zellkultivierung

Was ist ein Organ-on-a-chip?

Ein Organ-on-a-Chip repräsentiert eine faszinierende Entwicklung in der Medizinforschung.

Dieser innovative Mehrkanal-3-D-Mikrofluidik-Biochip ahmt nicht nur die komplexe Struktur von Organen nach, sondern simuliert auch akribisch deren vielfältige Aktivitäten, Mechanismen und physiologischen Reaktionen.

Dieses technologische Wunderwerk ermöglicht es Forschern, tiefgreifende Einblicke in die Funktionsweise von Organen und Organsystemen zu gewinnen, ohne auf lebende Organismen angewiesen zu sein. Durch die Schaffung einer Art künstlichen Organs eröffnet der Chip neue Wege für die Arzneimittelentwicklung, Krankheitsmodellierung und personalisierte Medizin.

Organ-on-a-Chip-Systeme versprechen, medizinische Forschung zu revolutionieren und die Behandlungsmöglichkeiten für verschiedene Krankheiten zu verbessern.

Aufbau eines Lab-on-a-chip-Systems

In der Biotechnologie ist das Anlegen von Zellkulturen ein wichtiges Element. Dies gilt für Bioreaktoren, die über Zellen biologische Substanzen erzeugen. Außerdem ist es spannend für Systeme in der Zellkultivierung. Beispielsweise testen diese Systeme die Wirkung von Pharmaka.

Die Kultivierung ganzer Zell-Linien stellt vergleichbares Zellmaterial für Untersuchungen zur Verfügung. Damit die Zellen ihre Aufgaben erfüllen können, müssen sie in den Bioreaktoren entsprechend versorgt werden.

Zu einem funktionsfähigen Organ-on-a-Chip in der Zellkultivierung gehören

  • Die passende Temperatur
  • Optimale Lichtverhältnisse und
  • Die Nährstoffversorgung (z.B. Glukose) oder die Zugabe von Wachstumsförderern oder -inhibitoren.

Viele Aufgaben in der Zellkultivierung können durch automatische Pumpsysteme erfolgen. Ein Vorteil hier ist, dass diese Systeme einer rein manuellen Dosierung in Qualität und Komfort überlegen sind. Unsere mp6 Mikropumpen werden sehr nah an den Reaktoren platziert. Dies ist möglich, aufgrund der kleinen Bauform, geringen Energieanforderungen und langen Lebensdauer. Auch die Platzierung im Inkubator ist damit leicht aufzubauen.

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Kooperation mit C-Cit

Eine besonders spannende Anwendung bietet hier unser Kunde C-Cit: Eine vormontierte Durchflusszelle mit Glukose- und/oder Laktatsensor.

Die C-Cit Sensors AG hat ein System entwickelt, mit dem in einer Durchflusszelle Glukose und/oder Laktate gemessen werden. Denn beim Überprüfen des Zellwachstums ist dieses Organ-on-a-Chip besonders hilfreich.

Die Durchflusszelle ist die beste Wahl für die Langzeitüberwachung in röhrenbasierten Reaktorsystemen sowie in jedem perfusionsbasierten Bioprozess. Vor allem da sie mit einem flachen Boden ohne Totvolumen ausgestattet ist. Dadurch fließt das Kulturmedium durch die Zelle und vermeidet eine Zellaggregation im oder um den Sensor herum. Dies ermöglicht eine störungsarme Zellkultivierung.

Das Gehäuse und die Abdeckung der Durchflusszelle bestehen aus USP VI-zertifiziertem Material. Außerdem ist die Durchflusszelle gammasterilisiert. Angeschlossen an die C-Cit-Systeme CITSens Bio oder CITSens MeMo und der mp6 Mikropumpe kann die Durchflusszelle für die Medienzufuhr verwendet werden. Sie kann entweder mit Luerlock oder mit einem schweißbaren Schlauch angeschlossen werden. Außerdem können SIe auch ein vormontiertes System mit einer mp6 Mikropumpe bestellen.

Die mp6 Mikropumpe übernimmt in dieser Zellkultivierung-Anwendung das Zuführen von Reagenzien an den Sensor. Durch den Gebrauch einer Mikropumpe bleibt die gesamte Organ-on-a-Chip-Anwendung sehr klein und es werden nur geringe Mengen Reagenzien benötigt.

Liquid-Handling-System

Wofür Liquid-Handling-Systeme?

Liquid-Handling-Systeme bilden die Basis für die verschiedensten Anwendungen in den Bereichen Life Science und Medical.


Mit der mp6 Mikropumpe, den Komponenten unserer Partner und der dazugehörigen Software made by Bartels können die verschiedensten Systeme aufgebaut und angepasst werden. Besonders von Vorteil sind hier die kleinen Reagenzmengen, die notwendig sind, sowie der platzsparende Aufbau. Das spart Geld und bietet Ihnen ein flexibles Liquid-Handling-System.


Um Ihnen den Start in Sachen Mikrofluidik zu erleichtern, haben wir übrigens diverse Sets für Sie entwickelt. Schauen Sie mal in unserem Shop vorbei. Wir bieten auch eine große Auswahl an Mikrofluidik-Sets an, die Ihnen bei der Einrichtung Ihres eigenen Systems helfen können.

Kompaktes Liquid-Handling-System

Ultrakompaktes Liquid Handling ist ein wesentlicher Vorteil der Mikrofluidik.

In Zusammenarbeit mit unserem Partner memetis und mit Komponenten von Sensirion und microfluidic ChipShop haben wir dieses mikrofluidische Dosiersystem und den Flussumkehrer entwickelt. Sein kleines und leichtes Design ist multifunktional, genau und energieeffizient. Schauen Sie sich das Video an und sehen Sie, wie einfach dieses Liquid-Handling-System zu steuern ist.

Dieses Liquid-Handling-System ist eine kostengünstige Alternative für Ihre Anforderungen an die Kontrolle und Handhabung von Flüssigkeiten. Sie können das System an Ihre spezifischen Bedürfnisse anpassen, da wir Ihnen alle benötigten Komponenten liefern und Ihnen eine einfach zu bedienende Software zur Verfügung stellen, mit der Sie alles verwalten können.

Außerdem ist das Dosiersystem intelligent, Bluetooth-fähig und zu 100% getestet. Es bietet also die Qualität, die Sie von allen Bartels-Komponenten gewohnt sind.

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Point-of-Care Diagnostik

Symbolbild für die Probenentnahme, die durch das Kundenprojekt mit GENSPEED revolutioniert wurde.

GENSPEED Biotech - Point-of-Care Testing für MRSA & COVID-19

Das Diagnosesystem von GenSpeed Biotech ermöglicht die Point-of-Care Diagnostik für verschiedenste Viren und Keime:

Die Genspeed Produktpalette reicht von COVID19 Tests, über FSME Antikörpertests bei niedergelassenen Ärzten oder Apothekern bis zum direkten Nachweis von Parodontitis-Erregern in der Zahnarztpraxis (Dental-Tests). Das System kann schnell und kostengünstig umgerüstet werden auf andere Viren und Keime.

Ein großer Vorteil gegenüber einfachen Schnelltests ist, dass auch die Viruslast festgestellt werden kann. Somit wird nicht nur getestet, ob Antigene vorhanden sind, sondern auch, wie in welcher Menge diese vorliegen. Außerdem kann auf Antikörper getestet und somit eine unerkannte und überstandene Erkrankung oder der Immunstatus sichtbar gemacht und quantitativ eingeordnet werden.

Bei, zum Beispiel, COVID-19-Tests kann so entschieden werden, ob eine weitere Impfung notwendig ist. So ist eine einfache Point-of-Care Diagnostik möglich.

Point-of-Care & Bartels

Die mp6 Mikropumpe ist eine sehr wichtige Komponente in diesem Liquid-Handling-System zur patientennahe Labordiagnostik.

Um ein zuverlässiges Ergebnis anzuzeigen, muss der Chip, auf dem der tatsächliche Antigentest stattfindet, sowohl mit der Probe als auch mit verschiedenen Flüssigkeiten befüllt werden. Dabei ist es essentiell, dass die Flüssigkeiten genau gefördert werden, um akkurate Testergebnisse zu ermöglichen.

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Point-of-Care Diagnostik mit der mp6

Dieses Video zeigt Ihnen die Funktionsweise einer patientennaher Labordiagnostik am Beispiel eines ELISA-Tests.

Sie sehen, wie die mp6 Mikropumpe passive mikrofluidische Chips nimmt und diese in aktive Einheiten umwandelt. Nachdem der Chip mit der Probe befüllt und anschließend durch zwei Reagenzien eine Reaktion ausgelöst wurde, können die einzelnen Phasen durch einen Sensor optisch analysiert werden. Die optische Analyse kann dann digital und automatisch ausgewertet und dokumentiert werden.

In Kombination mit der elektronisch gesteuerten mp6 Mikropumpe, ermöglicht das schlanke, kleine und kostengünstige System ein schnelles und sicheres Befüllen selbst kleinster und komplexer Strukturen. Tests und Diagnosen können so direkt am Ort der Behandlung statt im Labor durchgeführt werden – das spart Zeit und Kosten.

Diese patientennahe Labordiagnostik kann dezentral mit geringer Durchlaufzeit und hoher Sensitivität und Spezifität eingesetzt werden. Sie ermöglicht hochwertige Testmöglichkeiten, die nicht unbedingt von Fachpersonal durchgeführt werden müssen.

High-Throughput Screening

Mikrofluidische Lösungen für High-Throughput Screening

High-Throughput Screening (HTS, auch: Hochdurchsatz-Screening) wird vor allem in der Pharmaforschung genutzt.

Bei dieser Art von Test werden an bis zu Millionen von Substanzen biochemische, genetische oder pharmakologische Tests durchgeführt.

Mit High-Throughput Screening sucht man vor allem nach neuen, biologischen aktiven Substanzen. Dies bildet dann die Basis zur Entwicklung neuer Arzneistoffe.

Beim HTS gilt die Regel „You get what you screen for”. Somit werden umfangreiche Molekülbibliotheken durchsucht und High-Throughput Screenings sind entsprechend aufwendig.

Es gibt hier hohe Anforderungen an Automatisierung. Deswegen werden Roboter und Automaten für das Liquid Handling eingesetzt. Hier kommt auch die Mikrofluidik zum Einsatz.

Ein mikrofluidische Lösung für High-Throughput Screening ist Droplet Generation (dt. Tröpfchenbildung). Nicht mischbaren Phasen (oft Öl und Wasser) führen zu kleinsten Portionen, die als Mikrobioreaktoren fungieren und somit im High-Throughput Screening bei der multiplen (multiplexing), parallelisierten Analyse zum Einsatz kommen.

Droplet Generation mit der mp6 Mikropumpe

Diese Case Study zeigt, wie die Droplet Generation möglich ist. Wir verwenden die mp6 Mikropumpe mit einem Drucksensor, Reagenzien, fluidischem Zubehör und einem Droplet Generation Chip von unserem Partner microfluidic ChipShop.

Die Grafik auf der rechten Seite zeigt Ihnen, wie das System in der Case Study aufgebaut ist. Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, müssen Sie einige wichtige Informationen berücksichtigen.

Erfahren Sie hier mehr darüber, wie Sie mit unserer mp6 Mikropumpe Tröpfchen erzeugen können.

Tröpfchenbildung in einem Chip
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Aufbau eines Systems zur Droplet Generation

Droplet Generation ist ein wichtiges Thema in der Medizintechnik.

Besonders interessant ist diese Technologie für die Analyse und Sortierung einzelner Zellen sowie beim High-Throughput Screening. In diesem Video sind wir in der Lage, ein kleines und flexibles System zu bauen. Dazu verwenden wir die Mikropumpe mp6 und einen Chip unseres Partners microfluidic ChipShop.

Sehen Sie sich das Video an und erfahren Sie mehr über die Droplet Generation:

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