"Das ganze System ist wirklich kompakt, es könnte in ein Handy eingebaut werden", beschreibt Changhuei Yang, Caltech-Professor und Leiter des Entwickler-Teams. Das Chip-System verspricht eine Vergrößerung, die sich mit den besten optischen Mikroskopen messen kann. Statt auf Linsen setzt es dazu auf Mikrofluidik. Damit ist die gezielte Arbeit mit kleinen Flüssigkeits- oder Gasmengen auf mikroskopischen Skalen gemeint. Das Mini-Mikroskop könnte den Caltech-Forschern zufolge um rund zehn Dollar in Serie gefertigt werden und somit die mikroskopische Analyse von Flüssigkeiten über mobile Geräte erlauben.
Das Caltech-System kombiniert Mikroelektronik mit Mikrofluidik. Ein CCD-Chip, wie er in Digital- und Handykameras genutzt wird, dient als Sensor. Er wird mit einer dünnen Metallschicht bedeckt, in die eine Reihe von Löchern in der Größe von einem Mikrometer als Aperturen gestanzt wird. An diesen wird durch einen winzigen Kanal die Flüssigkeit vorbeigeleitet, die mit dem linsenlosen Mikroskop analysiert werden soll. Dadurch entsteht eine Reihe von Licht-Schatten-Aufnahmen, die kombiniert werden, um ein detailliertes, zweidimensionales Bild zu erhalten. "Als Beleuchtung genügt Sonnenlicht, was das System sehr attraktiv für Anwendungen in der Dritten Welt macht", betont Yang.
Als mögliche Einsatzgebiete führen die Forscher speziell den Bereich der Biomedizin an. Die Mini-Mikroskope könnten beispielsweise für portable Systeme zur Malaria-Diagnose oder Wasser-Analyse genutzt werden. "Ein implantierbares mikroskopisches Analysesystem könnte autonom nach Krebszellen im Blutkreislauf suchen", sieht Yang eine weitere Möglichkeit. Dank der geringen Kosten seien auch Einwegsysteme zur Reduktion von Kontaminationsrisiken oder für den Einsatz in Kriegsgebieten denkbar. Verhandlungen mit Biotechnologie-Unternehmen über eine Massenproduktion der Mini-Mikroskope seien bereits im Gange.
"Das ist wirklich ein Beispiel für den kreativen Einsatz der Mikrofluidik für die Mikrooptik", meint Hans Zappe, Professor für Mikrooptik am Institut für Mikrosystemtechnik der Universität Freiburg, gegenüber pressetext. Mikrofluidische Linsen für rekonfigurierbare optische Mikrosysteme sind ein Forschungsthema seiner Arbeitsgruppe, so der Wissenschaftler. Andernorts sind auf Basis der Mikrofluidik schon optische Schalter entwickelt worden. "International ist das ein spannendes Thema. Die Optofluidik ist ein Forschungsgebiet, das zunehmende Funktionalität für mikro-optische Systeme erlauben wird", betont Zappe daher abschließend. (pte)