Das Paper, veröffentlicht in Scientific Reports, stellt vor, wie ein neuartiges 3‑D‑Mikrofluidiksystem die kontinuierliche und hocheffiziente Produktion von Lipidnanopartikeln (LNPs) mit kontrollierter Teilchengröße und geringer Polydispersität ermöglicht. Zum ersten Mal kann dabei die Partikelgröße sowie die Größenverteilung in Echtzeit und direkt im Mikrokanal analysiert werden. Dieser unmittelbare Einblick in den Syntheseablauf erlaubt die Lösung eines bisherigen Problems in der Nanopartikel‑Forschung.
Im Fokus der Arbeit steht der am IMT konzipierte Low‑Aspect‑Ratio Lamination Mixer (LARLM). Dieser Mikromischer wurde mithilfe der Zwei‑Photonen‑Polymerisation (2PP), einem 3‑D‑Druckverfahren mit Nanometer‑Genauigkeit, hergestellt.
Dabei kam ein Femtosekunden‑Laser zum Einsatz, der über ein hochauflösendes Mikroskopobjektiv in einen lichthärtenden Negativ‑Fotolack fokussiert wurde. Der Schreibvorgang erfolgte schichtweise, wobei das zu bearbeitende Volumen in kleinere Blöcke unterteilt wurde, um die Grenzen des Arbeitsraums des Objektivs zu berücksichtigen. Die seitliche Bewegung des Laserspots wurde durch einen Galvanometerscanner realisiert, während die vertikale Schichtvorschub‑Positionierung piezoelektrisch erfolgte. Nach Abschluss eines Blocks wurde das Substrat zur nächsten Position verfahren. Unpolymerisierte Harzreste wurden in einem Entwicklerbad entfernt; verbleibende Polymeransammlungen in den Kanälen wurden durch Absaugen bzw. Spülen über die Ein- und Ausgänge eliminiert. Anschließend wurde das gedruckte Objekt auf einer Heizplatte nachgebacken, um die Strukturen zu vernetzen. Das Ergebnis sind hochtransparente Mikrokanäle mit hydrophoben Oberflächeneigenschaften. Durch lokal aufgerautes Glas gelangt eine besonders gute Haftung zwischen Kanalwänden und Substrat.
Ebrahim TaiediNejad arbeitet seit 2020 am IMT und wird in den nächsten Monaten seine Promotion zum Thema "DLS feedback-regulated continuous Nanoparticle production" am Institut beenden. Wir gratulieren Ebrahim herzlich und wünschen ihm weiterhin alles Gurte und viel Erfolg in seiner Forschung!