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StackADrop: Ein vielseitiger Biochip für Forschung und Anwendung
Hintergrund

Laborarbeit ist aufwändig und teuer. Die bestehenden Abläufe zur Analyse von z.B. Blut, Urin o.ä. sind praktisch nicht automatisiert, so dass ein Großteil der Arbeit „von Hand“ erledigt werden muss. Selbst einfache, etablierte Tests benötigen deshalb nicht nur den Transfer der Proben in ein Labor, sondern werden dort manuell bearbeitet, so dass Zeitaufwand und Kosten für solche Analysen nach wie vor hoch sind.

Biochips versuchen dieses Problem dadurch anzugehen, dass sie ein Labor auf die Größe eines Computerchips („Lab-on-a-Chip“, LoC) reduzieren. Diese lassen sich dann direkt vor Ort einsetzen, ohne dass Proben eingeschickt und Ergebnisse abgewartet werden müssen, direkt vor Ort einsetzen. Dies reduziert nicht nur die Kosten und den Zeitaufwand sondern ermöglicht zum Beispiel die medizinische Versorgung in Gebieten mit wenig bzw. keiner Infrastruktur.

Die Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur forscht seit vielen Jahren erfolgreich mit Wissenschaftlern aus der ganzen Welt (z.B. Prof. Krishnendu Chakrabarty, Duke University, USA | Prof. Tsung-Yi Ho,National Tsing Hua University, Taiwan | Prof. Robert Wille, Johannes Kepler Universität, Österreich) im Bereich Biochips. Diese internationale Zusammenarbeit zeichnet sich durch die Veröffentlichung wissenschaftlicher Arbeiten auf anerkannten und ebenfalls internationalen Fachtagungen aus.

Biochip

 

Durch die Kooperation ist es uns möglich, einen Demonstrator eines Biochips (sowie Videos aus dem Betrieb) auszustellen (die Forscher vor Ort an der Universität Bremen sind Maximilian Lünert und Oliver Keszöcze). Dieser Biochip ist hauptsächlich für die Forschung an der Technologie selbst gedacht. Es ist zum Beispiel eine noch ungeklärte Frage, welche Form der Zellen am günstigsten für die Bewegung von Tropfen ist. Um diese Frage zu klären wurden verschiedene Varianten von Zellformen hergestellt (siehe Bilder). Mit ihnen ist es nun möglich, die Fragestellung anzugehen. Weitere Fragen sind die benötigte Dauer der Ansteuerung der einzelnen Zellen sowie die verwendete Oberfläche des Chips. Der Demonstrator eignet sich neben Forschung im technischen Bereich allerdingsauch zur Durchführung einfacher Experimente.



Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur
Kontakt: Rolf Drechsler, Lisa Jungmann, Oliver Keszöcze
Entstehungszeitraum: August 2016 bis Februar 2017


Prof. Dr. Rolf Drechsler ist Term Member an der Duke University, USA
Prof. Dr. Krishnendu Chakrabarty ist Mercator-Professor der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

Weiterführendes Material

• Flugblatt (englisch): StackADrop Kurzbeschreibung für die Präsentation auf der DATE Konferenz
  (Link zur Konferenz)
• Video: Simultane Tropfenbeweung von vierzehn Tropfen
• Video: Alternatives Tropfenverhalten durch geänderte Oberflächenbeschichtung

Download MP4

ZUM VIDEO: Im Video dargestellt ist die simultane Bewegung von 14 Flüssigkeitstropfen. Hierbei geht es um die Demonstration der individuellen und gleichzeitigen Steuerbarbeit vieler Tropfen


Download MP4
ZUM VIDEO: In diesem Video ist die Beweung eines einzelnen Tropfen zu sehen, der auf Grund einer anderen Oberflächenbeschichtung eine andere Form und anderes Bewegungsverhalten aufweist.

Publikationen | Konferenzen:
Zeitschrift
Scalable One-Pass Synthesis for Digital Microfluidic Biochips
IEEE Design & Test of Computers

Konferenz(en)
Effects of Cell Shapes on the Routability of Digital Microfluidic Biochips
Design, Automation and Test in Europe (DATE)

Exact Routing for Micro-Electrode-Dot-Array Digital Microfluidic Biochips
22nd Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)

A General and Exact Routing Methodology for Digital Microfluidic Biochips
International Conference on Computer Aided Design (ICCAD)

Exact Routing for Digital Microfluidic Biochips with Temporary Blockages
International Conference on Computer Aided Design (ICCAD)

Exact One-pass Synthesis of Digital Microfluidic Biochips
Design Automation Conference (DAC)