Titel

Vorrichtung zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Vorrichtung.

Stand der Technik

Zirkulierende Tumorzellen (Circulating Tumor Cells, CTC ^' s) sowie zellfreie Tumor-DNA (Circulating Tumor DNA, ctDNA) haben sich in den vergangenen Jahren als vielversprechende und durchaus klinisch relevante Biomarker zur Diagnose sowie angepassten Therapie von bösartigen Tumoren und Metastasen etabliert. Deren frühzeitige und zuverlässige Detektion im menschlichen Körper, so vor allem aus Blut oder anderen geeigneten Körperflüssigkeiten, ist daher bereits seit Langem einer der Hauptforschungsschwerpunkte der modernen Onkologie (Liquid Biopsy).

Diese Form der Tumor- Analyse bietet, insbesondere für den Patienten, gegenüber herkömmlichen invasiven Gewebebiopsien wesentliche Vorteile. Nicht zuletzt die Integration aufkommender Analysetechnologien in hochentwickelte Mikrosysteme und die Vereinigung sämtlicher erforderlicher

Verarbeitungsschritte zu einer Kette in einem einzigen kompakten Gerät (Lab- On-a-Chip) lassen diesen Untersuchungsansatz wegen seiner potentiell sehr geringen Prozessierungsdauer, hohen Präzision, Reproduzierbarkeit, Flexibilität, Einfachheit und enormen Kostengünstigkeit als durchweg attraktiv erscheinen.

In diesem Zusammenhang äußerte sich der dringende Bedarf nach einer zuverlässigen Isolation von Tumormaterial im Hinblick auf diese Vorgaben bisher in einer großen Vielzahl unterschiedlicher Ansätze. Neben einfachen mechanischen Filtern wurden in der Vergangenheit so unter anderem hydrodynamische Varianten oder antikörper-basierte Verfahren zur Separation von zirkulierenden Tumorzellen in Mikrofluidikkanälen auf Grundlage entsprechender physikalischer Eigenschaften wie Größe, Dichte oder

Verformbarkeit herangezogen. Hierbei konnten allerdings jeweils entscheidende Einschränkungen beobachtet werden, ein praktikabler Einsatz blieb

weitestgehend erschwert.

Offenbarung der Erfindung

Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 eine Vorrichtung zum

dielektrophoretischen Einfang von Teilchen, zumindest umfassend eine oder mehrere Lagen und eine elektrische Kontaktierung, wobei die Lagen jeweils eine Lagenoberseite, eine Lagenunterseite und eine Hindernisstruktur aufweisen. Die Hindernisstruktur ist von einem die Teilchen umfassenden Fluid durchströmbar. Weiter ist die Hindernisstruktur auf der Lagenoberseite angeordnet, wobei die Hindernisstruktur die Lagenoberseite von der Lagenunterseite derselben Lage oder einer weiteren der Lagen beabstandet.

Die hier vorgeschlagenen Lösung basiert insbesondere auf dem Ansatz, Teilchen nach ihren dielektrischen Eigenschaften zu manipulieren. Dieser Ansatz weist die besonderen Vorteile auf, dass er unabhängig von Markern und in großem Maßstab skalierbar sowie einfach, berührungsfrei, vielseitig einsetzbar und sehr gut in moderne MEMS- und Mikrofluidik-Technologien integrierbar ist. Ein besonders bevorzugter Bestandteil der hier vorgeschlagenen Lösung ist das Übereinanderlegen einer per D EP- Kraft fangfähigen Lage, insbesondere

Folienstruktur, zu einem mehrlagigen Gesamt- Fangsystem. Die mindestens eine Lage wird im Folgenden auch als sogenanntes„DEP-Band“ bezeichnet.

Die Vorrichtung dient zum (gezielten) dielektrophoretischen Einfang von

(bestimmten) Teilchen bzw. ist hierzu eingerichtet. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Vorrichtung zum gezielten dielektrophoretischen Einfang von Teilchen bestimmter Art bzw. Sorte (Zielzellen) dient bzw.

eingerichtet ist. Die hier vorgestellte Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise aus einem in dem Kanal geführten Medium gezielt mindestens eine bestimmte Teilchenart einzufangen und somit entnehmbar zu machen bzw. zu entnehmen. Die Teilchenarten bzw. Teilchensorte (Zielpartikel/Zielzelle) ist insbesondere durch ihre dielektrischen Eigenschaften bestimmt. Beispielhaft unterscheiden sich im Blut zirkulierende Tumorzellen (vorteilhafte Zielzellen) in ihrer

elektrischen Perm ittivität von normalen weißen Blutkörperchen. Bei den einzufangenden Teilchen handelt es sich insbesondere um zirkulierende

Tumorzellen.

Jede Zelle besitzt üblicherweise ihre eigene, einzigartige Morphologie. Sie ist unter anderem eine Funktion des Zelltyps, der Komplexität des Zellinnenlebens sowie der Phase im Zellzyklus. Die Zellmembran der meisten Zelltypen ist weiterhin nicht glatt, sondern in Wirklichkeit übersät mit Falten und Mikrovilli.

Anders als gesunde Blutzellen, formen Tumorzellen ein festes Gewebe, aus welchem im Verlauf des Tumorwachstums einzelne zirkulierende Tumorzellen (sog. CTC ^' s) losgelöst werden können. Deren tatsächliche Zellmembranfläche ist aufgrund der erhöhten Packungsdichte im Ursprungsgewebe deshalb gegenüber derjenigen der frei im Blut vorliegenden gesunden Blutzellen größer und steigt, bedingt durch das fortschreitende Wachstum des Tumors, mit zunehmender Unordnung.

Zusammen mit der Zellgröße ist die Zellmembranfläche die morphologische Eigenschaft, die sich in unterschiedlichen Übergangsfrequenzen der beiden Zelltypen deutlich macht: Bei eine Untersuchung des Frequenzverhaltens von über 80 verschiedenen festen Tumorarten konnte festgestellt werden, dass eine im Vergleich zu gesunden Blutzellen zwischen 50 % und 300 % größere normierte Oberflächenkapazität und ein durchschnittlich größerer Zellradius für Tumorzellen auf Übergangsfrequenzen zwischen 20 kHz und 75 kHz führen. Bei der gleichen Leitfähigkeit von 0,03 S/m betrugen für sämtliche der untersuchten 15 Subpopulationen von gesunden mononukleären Blutzellen die

Übergangsfrequenzen mehr als 120 kHz. Für fünf Arten von Leukämiezellen lagen die Übergangsfrequenzen zwischen 60 kHz und 100 kHz.

Beruhend auf diesen Erkenntnissen und der Tatsache, dass die

Übergangsfrequenzen der am reichlichsten vorhandenen Subpopulationen von gesunden Blutzellen - nämlich der Lymphozyten und Granulozyten - sehr geringe Standardabweichungen besitzen und von den Übergangsfrequenzen der meisten Tumortypen um mindestens 5 bis 7 Standardabweichungen entfernt sind, ist die Dielektrophorese zur zuverlässigen Isolation aller Arten von soliden Tumoren geeignet und - wenn auch mit geringeren Effizienzen - anwendbar für (hoch konzentrierte) Leukämiepopulationen.

Die DEP-Sortierung von CTC ^' s aus gesunden Blutzellen basiert (in diesem Zusammenhang) insbesondere auf einer Gegenbewegung der beiden

Teilchensorten: Insbesondere wenn die Betriebsfrequenz zwischen den jeweiligen Übergangsfrequenzen liegt, können Tumorzellen per pDEP angezogen und gesunde Blutzellen per nDEP abgestoßen werden. Die Hindernisstruktur und/oder die elektrische Kontaktierung ist bzw. sind insbesondere derart eingerichtet, dass hier entsprechende Betriebsfrequenzen eingestellt werden können.

Dem dielektrophoretischen Einfang liegt der Mechanismus der sogenannten Dielektrophorese (DEP) zugrunde. Diese bezeichnet die Bewegung (auch ungeladener) polarisierbarer Partikel in einem nicht-homogenen elektrischen Feld. Dabei wechselwirkt ein infolge eines von außen angelegten elektrischen Wechselfeldes in das Teilchen induzierter Dipol mit eben diesem äußeren Feld und führt zu einer dielektrophoretischen Kraftwirkung auf das Teilchen. Diese Kraftwirkung kann hier zum Zurückhalten des Teilchens und somit zu dessen dielektrophoretischem Einfang genutzt werden.

Nachstehend werden die zwei unterschiedlichen Architekturen bzw. Prinzipien des Teilcheneinfangs, die hier vorliegen können, mDEP und iDEP, näher erläutert.

Prinzip der iDEP: Bei dieser Variante werden elektrische Feldlinien mit einem DC-Signal oder AC-Signal niedriger Frequenz generiert (eventuell liegt sogar eine Überlagerung aus zwei verschiedenen Signalkomponenten vor) und an isolierenden (Hindernis-)Strukturen (Polymere, Glas, etc.) innerhalb des Fluidkanals gekrümmt. Die stärkste Krümmung findet im Bereich der

Einschnürung statt, in welchem sich Teilchen per pDEP einfangen lassen. Eine DC-Spannung kann bei iDEP-Anwendungen per Elektroosmose häufig auch gleichzeitig für einen Fluss des Fluids sorgen.

Prinzip der mDEP: Die Felderzeugung geschieht hier in der Regel durch das direkte Anlegen einer elektrischen Spannung an Hindernisstrukturen (Elektrodenstrukturen), insbesondere Metall-(Hindernis-)Strukturen

(gewöhnlicherweise an eine alternierende Mikroelektrodenanordnung). Der größte Feldgradient tritt in der Regel an den Kanten der Elektroden auf.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine oder mehrere Lagen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung genau bzw. nur eine Lage, beispielsweise, wenn die Lage z. B. zu einem sog. Wickelzylinder gewickelt wird. Alternativ kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Lagen aufweisen, beispielsweise, wenn die Lagen zu einem Stapel bzw. Stack übereinander gestapelt werden.

Vorzugsweise umfassen die Lagen jeweils mindestens eine (elektrisch isolierende) Isolator-Schicht bzw. Isolationsschicht. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Lagen jeweils mindestens eine (flächige) Schicht umfassen können, die derart eingerichtet ist, dass sie elektrisch isolierend wirkt. Diese Isolator-Schicht kann beispielsweise mit einer Folie gebildet sein. Bei den (Isolator-) Folien kann es sich beispielsweise um (dünne, aufgeschleuderte) Polyimid-Folien, insbesondere mit einer Dicke von beispielsweise bis zu 25 pm handeln. Besonders bevorzugt umfassen die Lagen jeweils mindestens zwei (flächige) übereinander angeordnete Isolator-Schichten, die zwischen sich eine (flächige und/oder mäanderförmig angeordnete) Elektrode einschließen können.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine elektrische Kontaktierung. Die elektrische Kontaktierung ist insbesondere dazu eingerichtet, ein elektrisches Feld innerhalb des Fluidkanals und insbesondere im Bereich der Hindernisstrukturen auszubilden. Hierzu ist die elektrische Kontaktierung in der Regel mit einer Spannungsversorgung verbindbar bzw. verbunden.

Für iDEP-Anwendungen kann die Kontaktierung beispielsweise zwei

Kontaktarme aufweisen, die sich einander gegenüberliegend, zumindest teilweise entlang einer der Lagen erstrecken. Einander (unmittelbar)

gegenüberliegende Kontaktarme überlappen sich insbesondere (nur) teilweise. Vorzugsweise erstrecken sich die Kontaktarme dabei auf der Lagenoberseite und/oder im Bereich der (für iDEP-Anwendungen als Isolatorstruktur gebildeten) Hindernisstruktur. Weiterhin bevorzugt können sowohl auf der Lagenoberseite, als auch auf der Lagenunterseite Kontaktarme ausgebildet sein. Die Kontaktarme sind vorzugsweise mit insbesondere auf die Lagenoberseite und/oder

Lagenunterseite aufgebrachte (flache) Leiterbahnen gebildet. Hierbei kann einer der Kontaktarme einen Pluspol und der andere Kontaktarm einen Minuspol bilden. Zwischen den Kontaktarmen kann somit ein insbesondere inhomogenes elektrisches Feld eingestellt werden, dessen Feldlinien von der Hindernisstruktur (Isolatorstruktur) gekrümmt bzw. abgelenkt werden können.

Für mDEP-Anwendungen kann die Kontaktierung beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Elektroden der als Elektrodenstruktur gebildeten

Hindernisstruktur und/oder die sich entlang (und/oder in) der Lage erstreckende Elektrode mit einer Spannungsversorgung zu verbinden. Auch in diesem Fall kann die Kontaktierung Kontaktarme aufweisen, die beispielsweise einige der Elektroden der Elektrodenstruktur mit einem Pluspol und andere der Elektroden der Elektrodenstruktur mit einem Minuspol verbinden. Zwischen den Elektroden der Elektrodenstruktur kann somit ein insbesondere inhomogenes elektrisches Feld eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Kontaktierung die sich entlang und/oder in der Lage erstreckende Elektrode beispielsweise mit einem Pluspol oder Minuspol verbinden.

Die Lagen weisen jeweils eine Lagenoberseite und eine Lagenunterseite auf. Die Lagen sind vorzugsweise jeweils flächig gebildet. Dabei weisen diese in der Regel jeweils eine flächige Lagenoberseite und eine flächige Lagenunterseite auf. Wenn mehrere Lagen vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise identisch gebildet. Die Lagen können jeweils mit mehreren, übereinander angeordneten und/oder flächigen Schichten aufgebaut sein.

Weiterhin weisen die Lagen jeweils eine Hindernisstruktur auf. Die

Hindernisstruktur ist von einem die Teilchen umfassenden Fluid durchströmbar. Bei dem Fluid handelt es sich hier in der Regel um Blut. Weiter ist die

Hindernisstruktur auf der Lagenoberseite angeordnet. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass eine Hindernisstruktur auf der Lagenoberseite und eine Hindernisstruktur auf der Lagenunterseite angeordnet ist. Die Hindernisstruktur ist dazu eingerichtet die Lagenoberseite von der Lagenunterseite derselben Lage (beispielsweise, wenn nur eine Lage vorgesehen ist, die zu einem Zylinder gewickelt wird) oder einer weiteren der Lagen (beispielsweise wenn mehrere Lagen vorgesehen sind, die zu einem Stack gestapelt werden) zu beabstanden.

Die Hindernisstrukturen erstrecken sich insbesondere entlang zumindest eines (Längs-)Abschnitts der Lage und/oder (in einem abgewickelten Zustand der Lage) in einer Ebene. Vorzugsweise weist zumindest eine der Hindernisstrukturen eine Vielzahl von (elektrisch isolierenden und/oder elektrisch isolierten oder in der Art von Stab- Elektroden gebildeten) Pfosten auf. Besonders bevorzugt weist jede Hindernisstruktur eine Vielzahl von Pfosten auf. Eine Hindernisstruktur kann sich beispielsweise dadurch entlang eines

Längsabschnitts der Lage erstrecken, dass in der Längsrichtung der Lage (die eine Abwickelrichtung der Lage betreffen kann) mehrere Pfosten der

Hindernisstruktur nebeneinander angeordnet sind. Darüber hinaus können mehrere Pfosten der Hindernisstruktur (quer zu der Längsrichtung)

hintereinander angeordnet sein.

Bevorzugt sind die Hindernisstrukturen jeweils derart eingerichtet, dass sie zum Einstellen einer (bestimmten, insbesondere vordefinierten) räumlichen

Inhomogenität eines elektrischen Feldes beitragen. Das elektrische Feld ist hierbei insbesondere innerhalb des Fluidkanals und insbesondere im Bereich der Hindernisstrukturen (ggf. (bei mDEP) sogar von den Hindernisstrukturen) gebildet. Besonders bevorzugt sind die Hindernisstrukturen (insbesondere im Zusammenwirken mit der elektrischen Kontaktierung) jeweils dazu eingerichtet Teilchenart-spezifische energetische Minima in dem Fluidkanal zu bilden. Die Bedeutung des Begriffs„energetische Minima“ wird unten näher erläutert. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise, dass in dem Fluidkanal (nur) bestimmte Teilchen bzw. Teilchen bestimmter Art eingefangen werden können. In diesem

Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Hindernisstrukturen Teilchenart-spezifisch dimensioniert sind. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Hindernisstrukturen entsprechend der Teilchart (Zielzelle) dimensioniert sind, die eingefangen werden soll.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Lagen gewickelt ist. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn nur eine Lage vorgesehen ist. Diese Lage ist weiterhin bevorzugt zu einem sog. Wickelzylinder gewickelt. Besonders bevorzugt ist die Lage spiralförmig gewickelt. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn die Lage so gewickelt ist, dass zwischen der Lagenoberseite und der Lagenunterseite derselben Lage ein (mikrofluidischer) Fluidkanal gebildet ist, in dem die

Hindernisstruktur angeordnet ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass mehrere der Lagen gestapelt sind. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass mindestens zwei der Lagen vorgesehen und zu einem Stapel bzw. Stack gestapelt sind. Diese Lagen weisen jeweils eine Hindernisstruktur auf. Darüber hinaus kann in dem Stapel bzw. Stack auch mindestens eine (Glatt-) Lage vorgesehen sein, die keine Hindernisstruktur aufweist, beispielweise als

Zwischenlage oder Decklage. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn mehrere der Lagen so gestapelt sind, dass zwischen der Lagenoberseite einer der Lagen und der Lagenunterseite einer dazu

benachbarten Lage ein (mikrofluidischer) Fluidkanal gebildet ist, in dem eine der Hindernisstrukturen angeordnet ist.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die

Hindernisstruktur eine Isolatorstruktur ist. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Hindernisstrukturen mit bzw. aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind. Solche Hindernisstrukturen kommen insbesondere bei der Realisierung eines iDEP-Systems zum Einsatz (insulator based dielectrophoresis, iDEP). Das isolierende Material ragt hierbei insbesondere in der Art von Pfosten in den Kanal hinein, ggf. überspannt es sogar zumindest einen Teil eines Kanalquerschnitts.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die

Hindernisstruktur eine Elektrodenstruktur ist. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Hindernisstrukturen mit bzw. aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind. Solche Hindernisstrukturen kommen insbesondere bei der Realisierung eines mDEP-Systems zum Einsatz (metal based dielectrophoresis, mDEP). Das elektrisch leitfähige Material ragt hierbei insbesondere in der Art von Pfosten in den Kanal hinein, ggf. überspannt es sogar zumindest einen Teil eines Kanalquerschnitts. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Elektrodenstrukturen jeweils mit einer Vielzahl von Mikroelektroden gebildet sind. Bevorzugt sind die

Elektrodenstrukturen so elektrisch kontaktiert, dass die Hindernisstrukturen (jeweils) sowohl Kathoden, als auch Anoden umfassen. Besonders bevorzugt umfasst zumindest eine der Hindernisstrukturen dieselbe Anzahl an Kathoden, wie Anoden. In mDEP-Systemen könnten die (dafür notwendigen) (Mikro-) Elektroden z. B. mit lithographischen Verfahren direkt auf der Lagenoberseite strukturiert werden. Insbesondere eignet sich hierfür thermisch aufgedampftes oder galvanisch aufgebrachtes Metall, wie etwa Gold oder Kupfer. Im Falle von iDEP- Anwendungen könnten die (dafür erforderlichen) Isolator- Hindernisstrukturen bzw. Isolatorstrukturen aus dem gleichen Material wie auch die Lage,

insbesondere eine Isolator-Schicht der Lage selbst bestehen und/oder ebenfalls lithographisch (ggf. gemeinsam mit der Lage) strukturiert werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung weiterhin zumindest eine elektrische Passivierung oder elektrische Isolierung. Bevorzugt umfasst die Lage eine insbesondere ganzflächige elektrische Passivierung, vorzugsweise auf deren Lagenoberseite. Die elektrische Passivierung kann dabei auch zumindest einen Teil der Oberfläche der Hindernisstruktur bedecken, die auf der Lage angeordnet ist. Die elektrische Passivierung kann beispielsweise mit einem chemisch inerten, jedoch elektrisch möglichst transparenten Material gebildet sein. Die elektrische Isolierung kann beispielsweise mit einer oder mehreren Isolator-Schichten einer Lage gebildet sein.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Elektrode, die sich zumindest teilweise entlang (und/oder in) einer der Lagen erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich die Elektrode dabei innerhalb des (flächigen) Materials der Lage, was beispielsweise dadurch realisiert sein kann, dass sich die Elektrode zwischen zwei übereinander angeordneten

Schichten, insbesondere Folien erstreckt. Hierbei ist die Lage vorzugsweise mit einer Sandwich-Anordnung aus zwei Isolator-Schichten und einer darin ganzflächig eingebetteten Metallelektrode gebildet. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass eine Isolator-Schicht als obere Schicht und eine Isolator-Sicht als untere Schicht vorgesehen sind, die zwischen sich die

Metallelektrode einschließen.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung vorgeschlagen, zumindest umfassend ein

Bereitstellen einer oder mehrere der Lagen und ein Wickeln zumindest einer der Lagen oder ein Stapeln mehrere der Lagen. Die im Zusammenhang mit der Vorrichtung erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.

Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:

Fig. 1: eine Lage für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer

Schnittdarstellung,

Fig. 2: eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3: eine Lage gemäß Fig. 1 bzw. aus Fig. 2 in einer perspektivischen

Ansicht,

Fig. 4: eine weitere Lage für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 5: eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4,

Fig. 6: einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,

Fig. 7: eine Veranschaulichung eines Schritts des hier vorgeschlagenen

Verfahrens,

Fig. 8: eine Veranschaulichung eines weiteren Schritts des hier

vorgeschlagenen Verfahrens

Fig. 9: eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, und

Fig. 10: eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.

Zum technisches Umfeld der hier vorgestellten Lösung, die auch eine

Vorrichtung zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen betrifft kann Folgendes ausgeführt werden: Der zugrunde liegende Mechanismus, die so genannte Dielektrophorese (DEP), bezeichnet die Bewegung (auch ungeladener) polarisierbarer Partikel in einem nicht-homogenen elektrischen Feld. Dabei wechselwirkt ein infolge eines von außen angelegten elektrischen Wechselfeldes in das Teilchen induzierter Dipol mit eben diesem äußeren Feld und führt zu einer dielektrophoretischen

Kraftwirkung auf das Teilchen.

Werden nur das Dipolmoment erster Ordnung berücksichtigt und alle anderen Terme höherer Ordnung sowie die Kraftwirkung auf geladene Teilchen in Form des Coulomb-Terms (Elektrophorese) außer Acht gelassen, so kann die zeitgemittelte dielektrophoretische Kraft auf ein Partikel im allgemeinsten Fall für ein räumlich stationäres E-Feld als

Formuliert werden. Hierbei bezeichnen G den Geometrie- Faktor des Partikels,

£ _m die (absolute) reelle elektrische Permittivität des umgebenden Mediums,

E _RMS den Effektivwert des angelegten E-Feld- Vektors (Root Mean Square,

RMS) und Reifem) den Realteil des so genannten„Clausius- Mosotti- Faktors“ (CM- Faktor).

Für den einfachsten Fall eines sphärischen Partikels, beispielhaft stellvertretend für eine Tumorzelle, lässt sich für und

G = 27ÜÄ ³ dieser Ausdruck zu umschreiben. Hier stehen R für den Radius der betrachteten Zelle sowie i _p und i _m für die (absolute) komplexe elektrische Permittivität von Partikel und umgebendem Medium, wobei ferner gilt mit / = — I als komplexer Einheit, s als elektrischer Leitfähigkeit und w als Kreisfrequenz des angelegten elektrischen Feldes.

Je nach Vorzeichen von Re{f _M ) (abhängig vom Arbeitspunkt des elektrischen Feldes und der relativen Abstimmung zwischen frequenzabhängiger (absoluter) reeller elektrischer Permittivität e und elektrischer Leitfähigkeit s zwischen Medium und Material) kann zur Manipulation entweder eine anziehende (positive Dielektrophorese, pDEP) oder abstoßende (negative Dielektrophorese, nDEP) Kraftwirkung auf Teilchen hervorgerufen werden.

Dies ist vor allem dann interessant, wenn beispielsweise durch äußere

Limitierungen wie Undefinierte Strömungsbedingungen in Mikrofluidikkanälen oder Platzmangel im DEP-System keine kontinuierliche Separation

(Gleichgewichtsansätze) in einem strömenden Fluid realisiert, sondern stattdessen nur der Einfang (Ungleichgewichtsansätze) von Zielpartikeln in diesem entweder per Metallektroden (mDEP) oder isolierenden Pfosten (iDEP) verfolgt werden kann. Letzterer Ansatz beruht auf dem Grundprinzip, dass zu isolierende Partikel per pDEP durch Elektroden entgegen den Strömungskräften des fließenden Mediums adressiert und festgehalten, während gleichzeitig ungewünschte Partikel per nDEP abgestoßen werden.

Für die Funktionsweise einer DEP-Manipulation, vor allem in der Auslegung des

— f .—f .2

Konzepts, ist insbesondere der letzte Faktor \E _RMS \ in obigem Ausdruck für (F _DEP ) von Bedeutung, welcher unabhängig von Material, Form und Größe des Zielpartikels auftritt. Er drückt neben der Amplitude und der zeitlichen Verteilung des E-Feldes dessen räumliche Inhomogenität aus. Diese räumliche

Inhomogenität kann in einem Mikrofluidikkanal zum Beispiel durch eine geeignete Strukturierung von Mikroelektroden im Kanal und direktem Anlegen eines entsprechenden elektrischen Signals an diese (metal based

dielectrophoresis, mDEP) oder (alternativ) durch passend ausgelegte Isolatorstrukturen im Kanal und außerhalb angelegtem E-Feld (insulator based dielectrophoresis, iDEP) erzeugt werden. Bei mDEP wäre eine Verformung des E-Feldes an den annähernd planaren Elektrodenkanten, bei iDEP infolge einer Deformierung um die isolierenden extrudierten Strukturen zu beobachten.

Soll das DEP-System nicht (nur) zur kontinuierlichen Separation in einem strömenden Fluid, sondern (wie hier) zum Einfang von Zielpartikeln in diesem ausgelegt sein (Annahme: Arbeitspunkt durch E-Feld ist insbesondere dergestalt eingestellt, dass auf sämtliche Zielpartikel eine ausreichend hohe pDEP wirken kann), so setzen sich beide Varianten insbesondere zum Ziel, durch eine passende Dimensionierung von V| E _{R 5} | die räumliche Energielandschaft für Partikel so zu gestalten, dass hervorgerufene energetische Minima

(Energieminimum für Teilchen, da pDEP) lediglich Zielpartikel entgegen jeglicher sonst im System auftretender Energien im Rahmen festgesetzter

Randbedingungen (Durchsatz, Zerstörung der Zelle, Recovery- und Purity-Raten der Separation, etc.) festhalten, während alle anderen im Medium

vorkommenden Spezies von dieser Wirkung weitestgehend unbetroffen bleiben (Kraftwirkung durch DEP entweder positiv und sehr klein oder gar negativ).

Die Bedeutung des Begriffs„energetische Minima“ wird nachfolgend näher erläutert: Bei pDEP (anziehende Kraft) werden Teilchen in der Regel in Richtung der Maxima der elektrischen Feldstärke bewegt. Diese Bereiche entsprechen in einer Energielandschaft aber Minima, sozusagen„Potentialtöpfen“. Dies kann mit anderen Worten auch so beschrieben werden, das bei pDEP sich die Teilchen in Richtung der höheren Feldstärke bewegen, aber in einen„Potentialtopf“ bzw. in „Potentialtöpfe“ fallen. Unter„energetischen Minima“ sind hier insbesondere die beschriebenen Minima in der Energielandschaft zu verstehen bzw. die beschriebenen Potentialtöpfe. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass es sich bei den energetischen Minima um Minima in der Energielandschaft und/oder um Potentialtöpfe handelt.

Das (zuvor beschriebene) Prinzip des Teilcheneinfangs (Trapping) mittels pDEP ist ein attraktiver Manipulationsansatz, der im Rahmen der hier vorgestellten Lösung bevorzugt verfolgt wird.

Bei konventionellen Realisierungen von mDEP- bzw. iDEP-Trapping-Separatoren konnte Folgendes beobachtet werden: Aufgrund der im Allgemeinen sehr geringen Reichweite der dielektrophoretischen Kraft sollten beim Teilcheneinfang jedoch in aller Regel maximale Abstände zwischen den Elektroden und den Teilchen eingehalten werden (bis zu 100 mhh), was im Umkehrschluss aber, zumindest in vertikale Richtung, begrenzte

Kanaldimensionen und damit vergleichsweise kleine Durchsätze bedingen kann. Diese können durch Steigerung der Fließgeschwindigkeit nur in beschränktem Maße erhöht werden, da die resultierenden Strömungskräfte auf keinen Fall die dielektrophoretischen Kräfte (im pN-Bereich) dominieren oder die Zellen beschädigen sollten (entspricht in konventionellen DEP-Systemen als Äquivalent maximalen Fließgeschwindigkeiten bis etwa 100 pm/s). Ein sofortiges

Wegspülen der eingefangenen Teilchen wäre die Folge und ein drastischer Abfall in der Separationseffizienz wäre zu erwarten.

Alternativ könnte zur Steigerung des Querschnitts und damit des Durchsatzes bei konventionellen Realisierungen auch eine starke Verbreiterung des Kanals in horizontale Richtung in Erwägung gezogen werden, jedoch ist auch hier durch die üblicherweise limitierte Größe des DEP-Systems die Ausdehnung eines solchen Kanals stark beschränkt.

Vor diesem Hintergrund soll nachstehend ein kurzes Rechenbeispiel für eine konventionelle DEP-Trapping-Filterung vorgestellt werden (welches weiter unten mit einem Rechenbeispiel zu einer Ausführungsform der hier vorgestellten Lösung verglichen wird):

Müsste für Liquid-Biopsy-Anwendungen zum Beispiel eine 10 ml große Blutprobe innerhalb einer Stunde in einem Kanal mit 50 pm Höhe bei einer

Fluidgeschwindigkeit von 100 pm/s prozessiert werden, so müsste eine effektive Kanalbreite von mehr als 55 cm in Kauf genommen werden (die durchströmte Querschnittsfläche beträgt ohne Hindernisse dann ungefähr 28 mm ² ), welche allerdings aus mikrofluidischer Sicht viel zu unhandlich wäre.

Hiervon ausgehend ist ein Ziel der Erfindung insbesondere, einen durch die geringe Reichweite der dielektrophoretischen Kraft bedingten,

erzwungenermaßen sehr flachen und breiten Kanal, welcher konventionell eine sonst zu große Grundfläche für den Filterbetrieb in Form eines

dielektrophoretischen Teilcheneinfangs bei genügend hohem Durchsatz in Anspruch nehmen würde, auf ein möglichst handhabbares Volumen

umzuverteilen. Hierbei kann beispielsweise die Ausdehnung eines quasi planaren DEP-Aufbaus derart um eine dritte Raumdimension erweitert werden, so dass eine Komprimierung auf eine möglichst große durchströmte

Querschnittsfläche zur Verfügung gestellt werden kann. Die Anordnung ist insbesondere in der Lage, den Zielzellen einen möglichst kleinen

Wechselwirkungsabstand (hohe Gradienten des E-Felds bzw. hohe DEP-Kräfte) aber einen hinreichend langen Wechselwirkungsweg mit den D EP- Elektroden bei sonst vorteilhaft kleinen Fließgeschwindigkeiten aber vorteilhaft genügend hohem Durchsatz zu gewähren.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Lage 4 für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung. Die Lage 4 weist eine Lagenoberseite 6, eine

Lagenunterseite 7 und eine Hindernisstruktur 8 auf. Die Hindernisstruktur 8 ist von einem die Teilchen 2, 3 (hier nicht dargestellt) umfassenden Fluid

durchströmbar. Zudem ist die Hindernisstruktur 8 auf der Lagenoberseite 6 angeordnet.

Gemäß der Ausführungsvariante nach Fig. 1 ist die Lage 4 beispielhaft in der Art einer DEP-Folie gebildet. Hierbei ist die Lage 4 mit einer Sandwich-Anordnung aus zwei Isolator-Schichten 13 und einer darin ganzflächig eingebetteten

Metallelektrode 12 gebildet. Die Isolator-Schichten 13 stellen ein Beispiel dafür dar, wie die Lage 4 eine elektrische Isolierung 11 aufweisen kann. Die

Gegenelektroden bilden extrudierte Metall pfosten, welche auf einer der beiden Isolatorschichten 13 aufgebracht und am Boden durch flache Leiterbahnen 14 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 3) miteinander verbunden sind (es findet zwischen den Pfosten beispielsweise ein Wechsel der Polaritäten im Schachbrettmuster statt). Die extrudierten Metallpfosten stellen ein Beispiel dafür dar, wie die Hindernisstruktur 8 als Elektrodenstruktur ausgeführt sein kann.

Darüber hinaus weist die Lage 4 gemäß der Darstellung nach Fig. 1 beispielhaft eine ganzflächige elektrische Passivierung 10 des Bandes auf. Diese elektrische Passivierung 10 kann beispielsweise mit einem chemisch inerten, jedoch elektrisch möglichst transparenten Material gebildet sein. Weiterhin weist die Lage 4 in Fig. 1 beispielhaft eine dünne Klebeschicht 15 auf der Rückseite des Bandes bzw. auf der Lagenunterseite 7 auf. Diese Klebeschicht 15 könnte bei einer Stapelung für eine endgültige Festigkeit sowie im späteren Betrieb für eine Dichtigkeit der Mikrokanäle sorgen.

Fig. 2 zeigt schematisch eine hier vorgeschlagene Vorrichtung 1 in einer Schnittdarstellung. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zur Fig. 1 vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Die Vorrichtung 1 ist zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen 2, 3 (hier nicht dargestellt) eingerichtet. Die Vorrichtung 1 umfasst eine oder mehrere Lagen 4 und eine elektrische Kontaktierung 5 (hier nicht dargestellt). Die Lagen 4 weisen jeweils eine Lagenoberseite 6, eine Lagenunterseite 7 und eine

Hindernisstruktur 8 auf. Die Hindernisstruktur 8 ist von einem die Teilchen 2, 3 (hier nicht dargestellt) umfassenden Fluid durchströmbar. Die Hindernisstruktur 8 ist auf der Lagenoberseite 6 angeordnet. Zudem beabstandet die

Hindernisstruktur 8 die Lagenoberseite 6 von der Lagenunterseite 7 derselben Lage 4 oder einer weiteren der Lagen 4.

Die Anordnung gemäß Fig. 2 kann beispielsweise durch ein Stapeln mehrerer Lagen 4 gemäß Fig. 1 oder alternativ durch ein Wickeln einer Lage 4 gemäß Fig. 1 gebildet werden. Die Anordnung kann in diesem Zusammenhang einer Koplanarleitung ähneln. Die effektive Querschnittsfläche eines gedachten Mikrofluidikkanals kann über die Abstände und Höhen der einzelnen Pfosten definiert werden. Zusammengerollt ist die Hindernisstruktur 8 bzw. die Schicht mit den Metallpfosten beidseitig isoliert von zwei Lagen 4 einer planaren

Elektrode 12 umschlossen und damit gegenüber benachbarten

Hindernisstrukturen 8 bzw. (Hindernisstruktur-)Schichten vollständig abgeschirmt - eine Wicklung bzw. Stapelung wird somit in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht. Dies äußert sich insbesondere in einem symmetrischen und einheitlichen elektrischen Feld 16, welches in jedem der„Käfige“ (Teil- Mikrofluidikkanäle 17) aufzufinden ist.

Wäre ein Übersprechen zweier Lagen 4 des DEP-Bandes im Betrieb allerdings vernachlässigbar, so könnte für eine vereinfachte Herstellung und Bedienung die Abschirmung auch weggelassen werden. Es könnte dabei beispielhaft lediglich eine Isolatorschicht 13 verbleiben, auf welcher die Metallpfosten

(Hindernisstruktur 8) mitsamt Leiterbahnen 14 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 3) und Kontaktierung 5 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 3) aufgebracht werden könnten.

In allen Fällen könnten einströmende Teilchen (Zielzellen) die aufgestapelten Hindernisstrukturen 8 passieren und dabei in vorteilhafter Weise in möglichst starke Wechselwirkung mit dem inhomogenen E-Feld 16 treten. Die Summation vieler gedachter kleiner Teil-Mikrofluidikkanäle 17 über die Breite eines gesamten Bandes ergibt im gestapelten Zustand eine Parallelschaltung zu einem Kanal mit akzeptabler effektiver Querschnittsfläche.

In Fig. 2 ist weiterhin zu erkennen, dass zwischen der Lagenoberseite 6 einer dieser zugewandten Lagenunterseite 7 ein Fluidkanal 9 gebildet ist, in dem die Hindernisstruktur 8 angeordnet ist. Die Summe dieser Fluidkanäle 9 bzw. der Teil-Mikrofluidikkanäle 17 ergibt eine durchströmbare (Gesamt- ) Querschnittsfläche der Vorrichtung, die vorangehend auch als effektive

Querschnittsfläche bezeichnet wurde.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Lage 4 gemäß Fig. 1 bzw. aus Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren 1 und 2 vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Lage 4 für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Die Ausführungsvariante nach Fig. 4 unterscheidet sich insbesondere dadurch von der nach den Figuren 1 bis 3, dass hier die Hindernisstrukur 8 keine

Elektrodenstruktur, sondern eine Isolatorstruktur ist. Hierbei werden anstelle der Metallpfosten isolierende Abstandhalter (Pfosten) als Hindernisstruktur 8 mit (einseitig oder beidseitig) aufgebrachten, planaren Metallelektroden 12 verwendet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn (wegen möglichem

Übersprechen von Feldern benachbarter Lagen 4) nun zusätzlich auf eine genaue Justierung beim Stapeln bzw. Wickeln geachtet wird. Fig. 5 zeigt schematisch eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig.

4. Der zugehörige Detailausschnitt ist in Fig. 4 mit IV markiert. Die

Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Fig. 6 zeigt schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient zur Herstellung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung. Die dargestellte Reihenfolge der Verfahrensschritte mit den Blöcken 110 und 120 ergibt sich bei einem regulären Betriebsablauf. In Block 110 erfolgt ein

Bereitstellen einer oder mehrere der Lagen. In Block 120 erfolgt ein Wickeln zumindest einer der Lagen oder ein Stapeln mehrere der Lagen.

Fig. 7 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines Schritts des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Fig. 7 veranschaulicht in diesem Zusammenhang ein Bereitstellen einer Lage 4. Die Lage 4 ist beispielhaft mit einem Befestigungsmittel 18 an einer Trägerrolle 19 gehalten. Das Befestigungsmittel 18 ist hierzu beispielhaft zugleich in der Art eines Abstandhalters gebildet.

Fig. 8 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines weiteren Schritts des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Fig. 8 veranschaulicht in diesem Zusammenhang ein Wickeln der gemäß Fig. 7 bereitgestellte Lage 4. Hierbei wird beispielhaft eine Lage 4 (geeignet strukturierte Folien-Anordnung) auf eine Trägerrolle 19 aufgewickelt und am Ende elektrisch kontaktiert. Die effektiv durchflossene Querschnittsfläche eines derartigen„DEP-Wickelzylinders“ kann aus den Deckflächen des

zusammengerollten Bandes sowie des darin enthaltenen Trägers berechnet werden und variiert je nach Layout. Der Durchmesser des Trägers 19 kann zugunsten eines maximalen Durchsatzes minimiert werden. Ein solcher Zylinder wäre ohne größere Schwierigkeiten in einen ebenfalls zylinderförmigen Kanal (vgl. Fig. 9) integrierbar.

Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Die Vorrichtung 1 könnte beispielsweise anhand der in Fig. 7 und Fig. 8 veranschaulichten Verfahrensschritte hergestellt worden sein. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Vorrichtung 1 gemäß der Dartsteilung nach Fig. 9 in der Art eines„Wickelzylinders“ gebildet ist.

Nachfolgend sollen einige Vorteile dieser Ausführungsform anhand eines Rechenbeispiels für einen Wickelzylinder erörtert werden:

Eine Lage 4 (DEP-Band), beispielsweise nach Fig. 1, mit 100 pm Dicke (50 pm Substratdicke und 50 pm Pfostenhöhe bei einem Verhältnis Pfostenbreite zu Pfostenabstand von 1:1) und etwa 1 m Länge könnte über 35 Windungen auf eine Rolle 19 mit 6 mm Durchmesser zu einem Zylinder mit insgesamt weniger als 13 mm Durchmesser zusammengerollt werden. Die Länge eines solchen Wickelzylinders könnte dabei individuell gewählt werden (z.B. 1 cm). Eine 10 ml große Blutprobe ließe sich bei einer maximalen Fließgeschwindigkeit von 100 pm/s dann ebenfalls innerhalb von ungefähr einer Stunde verarbeiten, mit dem großen Unterschied (zu dem oben ausgeführten Rechenbeispiel für eine konventionelle DEP-Trapping-Filterung), dass ein derartiger Filter dann relativ einfach in Lab-on-Chip-Systeme eingebaut werden könnte.

Die Herstellung eines solchen Filters könnte mikrofabrikationstechnisch erfolgen: Die Isolatorschichten 13 könnten mit Isolatorfolien hergestellt sein. Bei den Isolatorfolien könnte es sich um dünne, aufgeschleuderte Polyimid- Folien mit einer Dicke von beispielsweise bis zu 25 pm handeln. Eine Trägerrolle 19 aus z. B. Kunststoff könnte einen Biegeradius von bis zu einem Millimeter oder weniger besitzen. Folien und Rolle könnte man mit einem Klebeband geeigneter Höhe miteinander verbinden, welches gleichzeitig auch als Abstandhalter und Schutz der Pfosten (Hindernisstruktur 8) bei einer ersten Umwicklung dienen könnte. Als Elektrodenmaterial könnte sich ein Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder Gold eignen, welches (zuvor) beispielsweise per Fotolithografie,

Sputterverfahren und/oder Galvanotechnik insbesondere in unterschiedlichen Höhen für Leiterbahnen 14 und Metallpfosten (einer beispielhaften

Hindernisstruktur 8) strukturiert und aufgebracht wurde. Leiterbahnen 14 könnten dabei Dicken zwischen einigen Nanometern bis hin zu wenigen Mikrometern und Pfosten einer beispielhaften Hindernisstruktur 8) Höhen von eventuell bis zu 100 pm besitzen. Für die elektrische Kontaktierung 5 der Lage 4 wären Lötkontakte denkbar. Wollte man die Metallelektroden elektrisch mit chemisch inertem Material passivieren (als beispielhafte Passivierung 10), könnte hierzu zum Beispiel Aluminiumoxid aufgedampft werden.

Auch durch eine Stapelung mehrerer Lagen 4 zu einem„DEP-Stack“ mit insbesondere definiertem Fangquerschnitt wäre ein ähnlicher Effekt erzielbar.

Fig. 10 zeigt schematisch eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann.

Fig. 10 veranschaulicht beispielhaft die zuvor erwähnte Ausführung als ein„DEP- Stack“. Dies Betrifft mit anderen Worten insbesondere eine Vorrichtung 1, bei der mehrere der Lagen 4 gestapelt sind.

Lagen bzw.„DEP-Bänder“, wie zuvor vorgestellt, wären prinzipiell in beliebigen Breiten und Längen und infolgedessen individuell zu Zylindern und Stacks mit beliebigen Durchmessern, Längen, Breiten und Höhen herstellbar.

Die hier vorgeschlagene Lösung weist insbesondere einen oder mehrere der nachfolgenden Vorteile auf:

• Hoher Parallelisierungsgrad von einzelnen Mikrofluidikkanälen mit präzise einstellbaren Dimensionen und Feldstärken, welcher eine effiziente Ausnutzung des dielektrophoretischen Fangvolumens ermöglicht:

Erhöhung der effektiv durchströmten Querschnittsfläche bzw.

Verringerung der relativen Flussgeschwindigkeit im Fluidikkanal in kompakter Form realisierbar, wobei Teilchen einen maximalen Abstand zu den Elektroden bewahren • Vielseitige Layoutmöglichkeiten, da eine sehr große Auswahl an Designparametern verfügbar (vor allem in Hinsicht auf Länge und Breite der eingesetzten D EP- Bänder, welche leicht einstellbar wäre)

• Verfahren potentiell sehr kostengünstig, da Massenproduktion denkbar

• Prinzip relativ einfach und gut in MEMS-bzw. Mikrofluidiktechnologien integrierbar

• Optional Betrieb mit passivierten Metallelektroden (evtl, beidseitig und extrudiert) einfach realisierbar: Erzeugung hoher Feldstärkegradienten auch bei hohen Frequenzen mit vergleichsweise geringen

Betriebsspannungen ohne beispielsweise Blasenbildung durch chemische Reaktionen, etc. möglich