Mikrostrukturen im pm-und nm-Bereich sind für eine Vielzahl von Anwendungen von Interesse, z. B. für elektronische und optische Bauelemente, Sensoren etc. Zudem wei- sen sie häufig ungewöhnliche Oberflächeneigenschaften auf. So wird der von Barthlott et al. (Biologie in unserer Zeit, 28, S. 314-322) beschriebene Lotuseffekt auf Zusam- menspiel der makroskopischen Eigenschaften der Oberfläche, d. h. ihre chemische Zusammensetzung, und der Mikrostrukturierung der Oberfläche zurückgeführt. Yoshi- mitsu et al. (Langmuir 18 (2002) S. 5818-5812) beschreiben eine Oberfläche mit einer Anordnung von Säulen mit einer Dicke von etwa 50 um und einer Höhe von etwa 148 um. Auf diesen Oberflächen weisen Wassertropfen einen Kontaktwinkel >150° auf.

Verschiedentlich wurden mikrostrukturierte Oberflächen im Sinne von Sensoren zur Bestimmung von Kräften, die von isolierten Zellen auf Oberflächen ausgeübt werden, genutzt.

So beschreiben N. Q. Balaban et al. (Nature Cell Biology, Vol. 3 (2001) S. 466 bis S. 472) den Einsatz einer mikrostrukturierten Oberfläche mit einer Vielzahl, regelmäßi- ger Säulen aus Polydimethylsiloxan, die eine rechteckige Grundfläche mit einer Ab- messung 0,4 um x 0, 4 um und eine Höhe von 0, 3 um aufweisen, zur Bestimmung der Kräfte, die von Herzfibroblasen und Herz-Myocyten auf Oberflächen ausgeübt werden.

J. L. Tan et al. PNAS, Vol. 100 No. 4 (2003), S. 1484-1489, beschreiben die Untersu- chung der Adhäsionskräfte einzelner Zellen auf einer Oberfläche, die eine regelmäßige Anordnung einer Vielzahl von Säulen mit kreisförmiger oder elliptischer Querschnitts- fläche aufweist. Das Verhältnis von Höhe H zu Durchmesser D dieser Säulen ist etwa 3.

Die dort beschriebenen Oberflächen haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Insbe- sondere sind sie weder zur Untersuchung von sehr kleinen Kräften, z. B. < 1 nN, geeig- net, noch für aerodynamische oder hydrodynamische Untersuchungen, wo aus relativ großer Entfernung kleine Kräfte detektiert werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gegenstand mit einer mikrostrukturierten Oberfläche bereitzustellen, der eine ortslokalisierte Bestimmung sehr kleiner mechanischer Kräfte, insbesondere von Kräften < 1 nN erlaubt. Insbeson- dere sollte der Gegenstand eine 2-dimensionale, d. h. flächige Untersuchung von klei- nen Kräften aus einer vergleichsweise großen Entfernung erlauben, um somit die Un- tersuchung aerodynamischer oder hydrodynamischer Effekte zu ermöglichen, insbe- sondere die Analyse von Schubspannungsfeldern.

Es wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch eine auf einem Gegenstand angeordnete mikrostrukturierte Oberfläche bzw. einen mikrostrukturierten Oberflächenbereich gelöst wird, der durch eine Anordnung einer Vielzahl säulenförmiger Erhebungen charakterisiert ist, die eine Länge L und eine Querschnittsfläche A aufweisen und die aus einem elastisch verformbaren Material aufgebaut sind, wobei die Länge, welche wenigstens 90 % der säulenförmigen Erhebungen aufweisen (Lgo-Wert), wenigstens 5 um beträgt, und für wenigstens 90 % der säulenförmigen Erhebungen die Relation I gilt: L # 4#A (I) Demnach betrifft die vorliegende Erfindung Gegenstände, die wenigstens eine derarti- ge Oberfläche oder einen Oberflächenbereich aufweisen. Die Erfindung betrifft insbe- sondere einen derartigen Gegenstand in Form eines Sensors zur Bestimmung von Kräften, insbesondere von Kräften < 1 nN, oder zur zweidimensionalen Bestimmung von Kräften über eine größere Entfernung und speziell zur Untersuchung von zweidi- mensionalen Schubspannungsfeldern in Gas-oder Flüssigkeitsströmen.

"Oberfläche"bzw."Oberflächenbereich"steht hier und im Folgenden für einen makroskopischen Flächenbereich auf der Oberfläche eines Gegenstands. Der erfin- dungsgemäß mikrostrukturierte Oberflächenbereich kann-abhängig von der ge- wünschten Anwendung-die gesamte Oberfläche des Gegenstands ausmachen oder einen Teil davon. Zur Erzielung einer makroskopischen Eigenschaft wird der Flächen- bereich in der Regel eine Ausdehnung von wenigstens 0,1 mm2, häufig von wenigstens 1 mm2, vorzugsweise wenigstens 1 cm2 aufweisen. Die Ausdehnung kann aber auch sehr viel größer sein, z. B. 1 m2 oder auch darüber.

"Mikrostruktur"und"mikrostrukturiert"bedeuten, dass die säulenförmigen Erhebungen, hier auch als Säule bezeichnet, ebenso Abmessungen im Mikrometerbereich haben wie die Abstände, die benachbarten säulenförmige Erhebungen aufweisen.

Alle hier und im Folgenden gemachten Angaben zu Abmessungen beziehen sich auf durch mikroskopische Untersuchungen für eine repräsentative Anzahl (in der Regel wenigstens 10 Säulen) ermittelten Werte.

Der Begriff"säulenförmige Erhebung"bzw."Säule"steht für eine regelmäßige, längli- che Erhebung, deren Dicke weitgehend, in der Regel über einen Bereich von wenigs- tens 80 % ihrer Länge nahezu konstant ist, d. h. in diesem Bereich nicht mehr als 20 % und insbesondere nicht mehr als 10 % von der durchschnittlichen Dicke in diesem Be- reich abweicht. Die säulenförmige Erhebung kann allerdings auch an ihrem Fuß und ihrem Scheitel eine beliebig geformte Verdickung, z. B. eine kugel-, quader-, pyramidal- oder napf-bzw. tellerförmige Verdickung aufweisen. Die Form der Säule ist von unter- geordneter Bedeutung, d. h. die Form der Querschnittsfläche ist grundsätzlich beliebig und kann beispielsweise polygonal, z. B. dreieckig, viereckig, z. B. rechteckig oder ins- besondere quadratisch, sechseckig, oder rund, z. B. kreisförmig oder elliptisch sein.

Bevorzugt ist die Querschnittsfläche regelmäßig, d. h. der minimale Durchmesser, bzw. die kleinste Seitenhalbierende, unterscheidet sich vom maximalen Durchmesser bzw. der größten Seitenhalbierenden um weniger als 50 %. Bevorzugt weisen die Säulen eine kreisförmige oder elliptische Geometrie auf.

Der Begriff"Dicke"steht hier für die Quadratwurzel der Querschnittsfläche A und ent- spricht damit bei einer Säule mit kreisförmigem Querschnitt etwa dem 1,2-fachen des Durchmessers der Säule und bei einer Säule mit rechteckigem Querschnitt dem quad- ratischen Mittel der Kantenlänge der Querschnittsfläche.

"Anordnung"bedeutet die geometrische Anordnung der Säulen auf einer Grundfläche, wobei der überwiegende Anteil der Säulen, in der Regel wenigstens 90 % isoliert von- einander auf einer Grundfläche angeordnet sind. Üblicherweise sind die Säulen senk- recht zur Oberfläche angeordnet, wobei Abweichungen von bis zu 20°, insbesondere bis 10°, ebenfalls mit umfasst sein sollen. Die Anordnung kann regelmäßig oder unre- gelmäßig sein. Bevorzugt sind regelmäßige Anordnungen, d. h. der individuelle Abstand zweier benachbarter Säulen wird in der Regel nicht mehr als 10 % vom Mittelwert die- ses Abstands abweichen. Beispiele für regelmäßige Anordnungen umfassen sowohl solche im Sinne eines hexagonalen Flächengitters als auch solche im Sinne eines tetragonalen, insbesondere eines quadratischen Flächengitters.

Die Höhe bzw. Länge, die wenigstens 90 % der Säulen eines erfindungsgemäßen Oberflächenbereichs aufweisen, beträgt erfindungsgemäß wenigstens 5 um, insbe- sondere wenigstens 10 um vorteilhafterweise wenigstens 15 um und kann bis 200 um betragen. Häufig wird sie einen Wert von 150 um und insbesondere 100 um nicht überschreiten.

Die Dicke, d. h. Quadratwurzel der Querschnittsfläche A, die wenigstens 90 % der Säu- len eines Oberflächenbereichs aufweisen, liegt in der Regel im Bereich von 0, 1 um bis 40 um und insbesondere im Bereich von 1 bis 15 um.

Vorzugsweise sind die Abmessungen und Geometrie der Säulen einheitlich, d. h. die individuelle Länge einer Säule wird in der Regel nicht mehr als 20 % und vorzugsweise nicht mehr als 10 % vom Mittelwert der Länge der Säulen abweichen. Entsprechendes gilt für die Dicke AIA.

Erfindungsgemäß ist die Länge einer Säule und ihre Dicke [= iA] durch die Relation I miteinander verknüpft, d. h. wenigstens 90 % der Säulen weisen eine Länge auf, die das wenigstens 4-fache, vorzugsweise das wenigstens 5-fache, insbesondere das we- nigstens 10-fache der Dicke beträgt. In der Regel wird Verhältnis von Länge zu Dicke einen Wert von 100, insbesondere 80 und speziell 50 nicht überschreiten.

Der Abstand, den benachbarte Säulen eines Oberflächenbereichs zueinander aufwei- sen, wird in der Regel bei 90 % aller Säulen einen Wert von 0,1 um, insbesondere 0, 5 um, und speziell 1, um nicht unterschreiten und üblicherweise einen Wert von 200 um, häufig 100 um und insbesondere 50 um nicht überschreiten.

Erfindungsgemäß sind die Säulen aus einem elastisch verformbaren Material aufge- baut. Hierdurch wird eine reversible Verformbarkeit der Säule, insbesondere die Re- versibilität der Auslenkung der Säule aus ihrer Ruheposition (in der Regel senkrecht zur Oberfläche) gewährleistet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem elastisch ver- formbaren Material um ein elastomeres Polymer. Im Hinblick auf eine Verfor- mung/Auslenkung einer Säule durch die bei aerodynamischen oder hydrodynamischen Untersuchung auftretenden Kräfte ist es von Vorteil, wenn das elastisch verformbare Material ein Elastizitäts-Modul von nicht mehr als 107 N/m2, und insbesondere nicht mehr 106 N/m2 aufweist. In der Regel wird das Elastizitätsmodul einen Wert von 102 N/m2 nicht unterschreiten, um eine hinreichende Stabilität der Säulen zu gewähr- leisten. Elastomere Materialien mit derartigen Elastizitätsmodulen sind dem Fachmann bekannt, und können der Literatur entnommen werden, z. B. aus J. Brandrup, E. H.

Immergut (Herausgeber)"PolymerHandbook"3. Auflage, Wiley, New York 1989. Bei- spiele für geeignete elastisch verformbare Materialien auf Polymerbasis sind Polystyro- le, Polyalkylmethacrylate wie Polymethylmethacrylat, Polybutylmethacrylat sowie Co- polymere von Alkylmethacrylaten mit Alkylacrylaten und/oder Styrol, Epoxidharze und Polyurethanharze, insbesondere solche, die als Lacke/Photoresists für photolithogra- phische Methoden eingesetzt werden.

Als elastisch verformbare Materialien kommen grundsätzlich auch Metalle und Halbme- talle, z. B. Silizium, in Betracht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem elastisch verformbaren Material um ein vernetztes Polydialkylsiloxan, insbesondere um eine

Polydimethylsiloxan Alkyl und Alkoxy stehen hier und im Folgenden für lineare oder verzweigte Alkyl-bzw. Alkoxygruppen mit 1 bis 4 C-Atomen wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, 2-Butyl, Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, iso-Propoxy, n-Butoxy, 2-Butoxy, iso-Butoxy, etc. Polydialkylsiloxane sind aus dem Stand der Tech- nik bekannt und werden durch Kondensation von Dialkyldialkoxysilanen wie Dimethyl- diethoxysilan oder deren Oligomeren mit geeigneten Vernetzungsmitteln, in der Regel Trialkoxyalkylsilanen und/oder Tetralkoxysilanen wie Tetraethoxysilan, gegebenenfalls in Gegenwart geeigneter Kondensationshilfsmittel, z. B. Säuren oder organischen An- hydriden wie Acetanhydrid, hergestellt. Mischungen aus Dialkyldialkoxysilanen und Tetralkoxysilanen sind in der Regel flüssig und härten bei Einwirkung von Feuchtigkeit und/oder bei erhöhter Temperatur, in Gegenwart der Kondensationshilfsmittel zum vernetzten Polydialkylsiloxan aus. Derartige Mischungen sind bekannt und ihre Be- standteile sowie anwendungsfertige Formulierungen können kommerziell erworben werden, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung Sylgard (D der Fa.

Dow Corning.

In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem elastisch verformbaren Material um ein vernetztes Epoxid-Harz. In einer weiteren be- vorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem elastisch verformba- ren Material um ein Polymer auf Basis ethylenisch ungesättigter Monomere, beispiels- weise um ein Polyalkylmethacrylat, z. B. um Polybutylmethacrylat oder Polymethyl- methacrylat, oder um ein Copolymer auf Basis von Alkylmethacrylaten wie Butyl- methacrylt oder Methylmethacrylat mit copolymerisierbaren Monomeren, z. B.

(Cyclo) Alkylacrylaten wie Ethylacrylat, Butylacrylat, Cyclohexylacrylat, Vinylaromaten wie Styrol, weiterhin Acryinitril und dergleichen.

Die Herstellung einer erfindungsgemäß mikrostrukturierten Oberfläche kann beispiels- weise nach dem im Folgenden angegebenen Verfahren erfolgen. Hierbei wird man üblicherweise zunächst in einem ersten festen Material ein Negativbild der Oberfläche erzeugen (Schritt a). Das so behandelte Material weist ein Vielzahl von tiefen Löchern auf, deren Tiefe der Länge der Säulen und deren Querschnittsfläche der Querschnitts- fläche A der Säulen entspricht. Das Negativbild dient als Gussform für die Herstellung der mikrostrukturierten Oberfläche. In die so erhaltene Form gibt man ein flüssiges Monomer oder Präpolymer, so dass die Löcher in der Gussform vollständig gefüllt sind und das flüssige Monomer bzw. Präpolymer eine geschlossene Schicht bildet (Schritt b). Das flüssige Monomer/Präpolymer wird dann ausgehärtet, wobei sich das elastisch verformbare Material bildet, aus dem die Säulen aufgebaut sind (Schritt c). Nach dem Aushärten wird der so erhaltene polymere Film von der Gussform entfernt (Schritt d).

Die Herstellung der Gussform kann mittels konventioneller Techniken zur Herstellung von Löchern mit Abmessungen im um-Bereich erfolgen, z. B. mittels Photo-oder Elekt-

ronenstrahl-Lithographie, durch reaktives lonenätzen (RIE), durch elektrochemisches Ätzen oder ähnliche Verfahren. Durch diese Verfahren werden in einem Substrat Lö- cher mit einem Durchmesser zwischen 100 nm und 50 um sowie einer Tiefe von bis zu 200 um erzeugt. Das Substratmaterial zur Herstellung der Gussform kann ein organi- sches Polymer, z. B. auf Basis eines Polyalkylmethacrylats, z. B. Polymethylmethacry- lat, ein vernetztes Epoxid-Harz oder ein Metall oder Halbmetall sein wie einkristallines Silizium z. B. ein Silizium [001] -Wafer. Sofern es sich bei dem die Gussform bildenden Material um ein organisches Polymer handelt, kann dieses auf einem Träger angeord- net sein, z. B. Glas, Metall, Silizium und dergleichen. Bevorzugte organische Polymere zur Herstellung der Gussform sind insbesondere Negativ-Resiste, z. B. solche auf Basis von Epoxid-Harzen. Geeignete organische Polymere zur Herstellung der Gussform sind außerdem Positiv-Resiste, z. B. auf Basis von Polyalkylmethacrylaten.

In Schritt b wird dann eine flüssige Zusammensetzung, umfassend ein oder mehrere Präpolymere oder Monomere oder eine Mischung aus Monomer und Präpolymer in die Gussform gegeben. Die flüssige Zusammensetzung kann zusätzlich noch Katalysato- ren, Initiatoren oder sonstige Vernetzungsmittel enthalten, durch welche das Aushärten beschleunigt wird Gegebenenfalls svird man zuvor, die Gussform vorbehandeln, um ein leichteres Ablösen von Gussform und Polymerfilm in Schritt d zu erreichen. Beispiele für Vorbehandlungsmaßnahmen umfassen das Hydrophobisieren der Gussform, z. B : indem man die Oberfläche mit fluororganischen Gruppen ausrüstet, beispielsweise durch Behandlung mit Fluoralkylsil (ox) anen, sowie das Hydrophilisieren der Gussform, z. B. indem man die Oberfläche der Gussform mit OH oder COOH-Gruppen ausrüstet, z. B. durch Behandlung im Sauerstoffpiasma.

Als Monomere/Präpolymere können grundsätzlich alle organischen oder anorgani- schen Substanzen eingesetzt werden, die (gegebenenfalls als Mischung Mono- mer/Präpolymer) flüssig sind und durch eine chemische Reaktion zu einem Material aushärten, das die gewünschte elastische Verformbarkeit der Säulen gewährleistet.

Beispiel für Monomere sind die vorgenannten Siloxane, Dialkyldialkoxysilane, flüssige Siloxan-Oligomere, ethylenisch ungesättigte Monomere wie die vorgenannten Vinyl- aromaten, (Cyclo) Alkylacrylate und-methacrylate, Acrylnitril und dergleichen, weiterhin flüssige Präpolymere mit wenigstens 2 Epoxidgruppen oder Präpolymere mit ethyle- nisch ungesättigte Gruppen wie Urethanacrylate sowie Mischungen der Präpolymere mit sogenannten Reaktivverdünnern, d. h. ethylenisch ungesättigten Monomeren oder Epoxid-Gruppen aufweisenden Verbindungen. Insbesondere sind die oben erwähnten Dialkyldialkoxysilane und ihre Mischungen mit Vernetzern wie den oben erwähnten Trialkoxyalkylsilanen und Tetralkoxysilanen und gegebenenfalls Kondensationshilfsmit- teln geeignet.

Das Aushärten von Monomer/Präpolymer erfolgt in der Regel durch eine chemische Reaktion, z. B. eine radikalische Polymerisation oder eine Polykondensation, die bei- spielsweise durch Licht oder Wärme ausgelöst wird. Verfahren hierzu sind dem Fach- mann geläufig. Bei Einsatz von DialkyidialkoxysilanNernetzer wird man in der Regel auf Temperaturen oberhalb 40 °C, z. B. im Bereich von 40 bis 150 °C und insbesondere von 50 bis 110 °C erwärmen.

Nach Aushärten wird in Schritt d) die Gussform entfernt, wobei man einen Polymerfilm erhält, der eine erfindungsgemäß mikrostrukturierte Oberfläche aufweist. Das Entfer- nen kann durch Auflösen der Gussform oder durch vorsichtiges Abheben des Polymer- films von der Gussform erfolgen. Die so erhaltene Polymerfolie, welche auf der einen Seite die gewünschte Oberflächenstruktur aufweist, wird dann in der Regel auf einen Träger, in der Regel die konventionelle Oberfläche eines Gegenstands, z. B. auf ein konventionelles Folienmaterial aufgebracht und fixiert, wodurch man den erfindungs- gemäßen Gegenstand erhält.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Oberflächen kann man auch so vorgehen, dass man zunächst im Sinne eines Positiv-Bildes der zu generierenden Oberfläche in einer Kunststoffschicht Stellen/Bereiche mit verminderter Löslichkeit erzeugt, bei- spielsweise durch photolithographische Methoden, und anschließend die Schicht mit einem die Kunststoffschicht lösenden Lösungsmittel so behandelt, dass die Bereiche verminderter Löslichkeit nicht gelöst werden. Verfahren hierzu sind aus dem Stand der Technik bekannt. Als Kunststoffschichten sind insbesondere Positiv-Resist-Lacke ge- eignet.

Sofern die elastomeren Materialien aus einem Metall oder Halbmetall, insbesondere Silizium aufgebaut sind, kann man in Analogie zu dem vorgenannten Verfahren vorge- hen, indem man zunächst auf einer Oberfläche des die Säulen bildenden (Halb) metalls diejenigen Bereiche, an denen sich später die Säulen befinden sollen, mit einer inerten Maske, z. B. einer Nickel-oder Goldmaske nach bekannten Verfahren abdeckt und anschließend durch reaktives lonenätzen (RIE) in Analogie zu bekannten Verfahren die nicht abgedeckten Bereich entfernt. Verfahren zum Aufbringen von inerten Masken, z. B. Nickel oder Goldmasken auf Metalloberflächen sind beispielsweise in Brunner, Timothy A. (Herausgeber)"Optical/Laser Microlithography Vlil, 22-24, Februar 1995, Santa Clara, California. [In : Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng., 1995 ; 2440], (1995), S. 948 zusammenfassend dargestellt. Die Erzeugung der Säulen kann z. B. durch RIE nach den von A. A. Ayon et al., J. Electrochem. Soc. 1999,146, S. 339-349 beschriebenen Methoden erfolgen.

Die so erhaltenen Gegenstände sind aufgrund der elastischen Verformbarkeit der Säu- len und insbesondere ihrer Eigenschaft, dass ein Verbiegen, Auslenken reversibel ist,

für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet. So kann man in Analogie zu der von J. L Tan et al. (s. o. ) beschriebenen Methode eine derartige Oberfläche nutzen, Kräfte, ins- besondere zweidimensionale Schubspannungsfelder, im Bereich weniger nN oder auch unter 1 nN, z. B. Kräfte im Bereich von 0,01 bis 1 nN mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Die Bestimmung kann dabei sowohl orts-als auch zeitaufgelöst erfolgen.

Ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Sensor zur Mes- sung von Kräften und insbesondere zur Bestimmung von zweidimensionalen Schub- spannungsfeldern. Aufgrund ihrer Oberflächenstruktur in Verbindung mit ihrer Empfind- lichkeit sind derartige Sensoren besonders zur orts-und zeitaufgelösten Untersuchung von aerodynamischen oder hydrodynamischen Effekten, d. h. zur Untersuchung von Kräften bzw. Kraftfeldern, die in Gas-oder Flüssigkeitsströmungen auftreten, geeignet.

Sie eignen sich speziell zur dynamischen Analyse von Kanalströmungen bei verschie- denen Reynolds-Zahlen und erlauben erstmalig die quantitative, zeit-und ortsaufgelös- te Betrachtung von Turbulenzen (Wandschubspannungen als Indikatorfür wandnahe turbulente Wirbelstrukturen).

Ein erfindungsgemäßer Sensor weist in der Regel einen begrenzten Oberflächenbe- reich auf, der in der erfindungsgemäßen Weise mikrostrukturiert ist. Dieser Oberflä- chenbereich weist in der Regel eine Abmessung von wenigstens 0,1 mm2 und insbe- sondere im Bereich von 1 bis 1000 mm2 auf. In der Regel wird dieser Oberflächenbe- reich von einer erfindungsgemäß mikrostrukturierten Polymerfolie gebildet sein, die auf einem Träger fixiert ist. Als Trägermaterialien kommen beispielsweise in Betracht an- organische Substrate wie Glas, Siliziumdioxid, Halbleitermaterialien wie Silizium, Ger- maniumarsenid und dergleichen weiterhin Kunststoffe, insbesondere viskoelastische Polymere in Betracht.

Die Bestimmung der Kräfte erfolgt über die Auslenkung Ex des Säulenkopfs aus seiner Ruheposition, d. h. der Position, den der Säulenkopf bei Abwesenheit von Kräften auf- weist. Als Auslenkung Ax wird die räumliche Auslenkung des Säulenkopfs senkrecht zur Längsachse der Säule zugrundegelegt. Für die Kraft F, die für die Auslenkung Ax des Säulenkopfs aus der Ruheposition erforderlich ist, gilt bei kleinen Auslenkungen, d. h. Auslenkungen, die weniger als 20 % der Säulenlänge L betragen die Gleichung : F = kAx, wobei k für die Federkonstante der Säule in N/m steht. Die Federkonstante k wiederum ist proportional zum Elastizitätsmodul, wobei in erster Näherung gilt : k = 3/(4Tr) EA2/L3.

In dieser Gleichung steht A für die Querschnittsfläche der Säule, L für deren Länge und E für das Elastizitätsmodul des Materials, aus dem die Säule aufgebaut ist. Für Säulen mit kreisförmigem Querschnitt und einem Radius R der Querschnittsfläche gilt dement- sprechend : k = 5 Tr E R4/L3 Auf diese Weise lässt sich die Federkonstante k aus dem für das Säulenmaterial be- kannten Elastizitätsmodul E und der Säulengeometrie berechnen.

Zur genauen Bestimmung der Beziehung zwischen Kraft F und Auslenkung Ax einer Säule ist es ebenfalls möglich, diese zu kalibrieren. Verfahren hierzu sind z. B. aus J. L.

Tan et al., S. 1485, US 2002162388 A1, sowie L. A. Bottomley et al., Analytical Che- mistry (1996), 68 (12), S. 185-230 bekannt. Hierzu wird beispielsweise eine Glaskapilla- re mit bekannter Federkonstante (siehe A. C. Crawford et al., J. Physiol. 364 (1985) 359-379) auf einem piezoelektrischen Manipulator montiert. Unter mikroskopischer Beobachtung wird die Säulenspitze mit der Glaskapillare um definierte Beträge ausge- lenkt, wodurch die Spitze der Glaskapillare ihrerseits eine Auslenkung erfährt. Hierbei entspricht das Verhältnis der Auslenkungen von Glaskapillarenspitze zu Säulenspitze dem Verhältnis der Federkonstanten von Glaskapillare und Säule. Entsprechende Glaskapillaren sind kommerziell erhältlich, z. B. unter der Bezeichnung mTip, von der Fa. World Precision Instruments, Sarasota, FL, USA. Zur Kalibrierung sind auch Me- thoden der Resonanzbestimmung bei Oszillation der Säulen geeignet. Grundsätzlich ist auch die Bestimmung der Kraft bei kleinen Auslenkungen auf rechnerischem Wege möglich.

Die Bestimmung der Kraft erfolgt nunmehr durch Bestimmung der Auslenkung. Hierzu wird man sich in der Regel eines bildgebenden Verfahrens bzw. einer bildgebenden Vorrichtung bedienen. Unter einer bildgebenden Vorrichtung versteht man eine Vor- richtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Bildinformationen, z. B. ein Mikroskop ge- gebenenfalls in Kombination mit einer Kamera und einer Vorrichtung zur Wiedergabe der Bildinformation. Dementsprechend ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung eine Messanordnung, die einen erfindungsgemäßen Sensor und eine Vorrichtung zur Bild- gebung, z. B. eine Mikroskop und/oder eine geeignete Kamera, umfasst. Diese Mess- anordnung kann mit geeigneten Methoden zur Wiedergabe und Speicherung der Bild- information verbunden sein, sowie mit Mikroprozessoren zur Steuerung des Sensors und zur Auswertung der Bildinformation. Für die Untersuchung dynamischer Phäno- mene hat sich insbesondere der Einsatz von Hochgeschwindigkeitskameras (CCD- Kameras), gegebenenfalls in Kombination mit Licht-Mikroskopen oder Teleskopen, bewährt. Auf diese Weise können neben einer hohen Ortsauflösung der Kraftbestim- mung auch eine hohe Zeitauflösung erreicht werden.

Im Hinblick auf die zu bestimmenden Kräfte wird man die Abmessungen der Säule und das elastisch verformbare Material so wählen, dass die Kraftkonstante der Säule im Bereich von 102 N/m bis 107 N/m liegt.

In der Regel wird man daher die Säulengeometrie so wählen, dass für 90 % der Säulen die Relation gilt : 50z/A ä L ä 5A und insbesondere 30AIA : L 7#A. Vorzugsweise liegt die Dicke der Säulen, d. h. A (Quadratwurzel Querschnittsfläche), im Bereich von 1 bis 50 um und insbesondere im Bereich von 1 bis 10 um.

Weiterhin hat es sich für diesen Anwendungszweck als vorteilhaft erwiesen, wenn we- nigstens 90 % der säulenförmigen Erhebungen einen Abstand D zu ihren nächsten Nachbarn von wenigstens 3 um vorzugsweise 5 um und insbesondere wenigstens 10 um aufweisen, wobei der Abstand vorzugsweise einen Wert von 150 um nicht über- schreitet. Vorzugsweise werden Dicke. A und Abstand D so bemessen sein, dass das Verhältnis von D/A möglichst gering ist, ohne dass bereits Wechselwirkungen zwi- schen den Säulen entstehen. s Die Erfinder haben außerdem überraschenderweise gefunden, dass die erfindungsge- mäßen mikrostrukturierten Oberflächen Gase einschließen, wenn man die Oberfläche mit einem Gas belädt und dann mit einer Flüssigkeit bedeckt. Diese Eigenschaft ist in mehrere Hinsicht von Interesse. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch die Verwendung eines Gegenstands zum Einschluss von Gasen in Oberflächen, sowie eine Verfahren zum Einschluss von Gasen in Oberflächen von Gegenständen, umfassend das Bereitstellung einer erfindungsgemäß mikrostrukturierten Oberfläche auf einem Gegenstand, Beladen der mikrostrukturierten Oberfläche mit einem Gas und bedecken der Oberfläche mit Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflä- che eine Anordnung Vielzahl säulenförmiger Erhebungen aufweist, die durch eine Län- ge L und eine Querschnittsfläche A charakterisiert sind und die aus einem elastisch verformbaren Material aufgebaut sind, wobei die Länge, welche wenigstens 90 % der säulenförmigen Erhebungen aufweisen (L90-Wert), wenigstens 5 µm beträgt, und für wenigstens 90 % der säulenförmigen Erhebungen die Relation 1 gilt.

Im Hinblick auf diesen Effekt wird man die Abmessungen der Säule und das elastisch verformbare Material so wählen, dass die Kraftkonstante der Säule im Bereich von 10-'N/m bis 10'6 N/m liegt.

In der Regel wird man daher die Säulengeometrie so wählen, dass für wenigstens 90 % der Säulen die Relation gilt : 200VA 2 L 2 10VA und insbesondere 100#A # L # 104A. Vorzugsweise liegt die Dicke der Säulen, d. h. iA (Quadratwurzel Querschnitts- fläche), im Bereich von 0,1 bis 5 um und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 3 um.

Weiterhin hat es sich für das Speichern/Einschließen von Gasen als vorteilhaft erwie- sen, wenn wenigstens 90 % der säulenförmigen Erhebungen einen Abstand D zu ihren nächsten Nachbarn von nicht mehr als 30, um vorzugsweise nicht mehr als 20 um und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 30 um und speziell im Bereich von 1 bis 20 um aufweisen. Vorzugsweise werden Dicke AIA und Abstand D so bemessen sein, dass das Verhältnis von D/A im Bereich von 1 bis 5 liegt.

Derart mikrostrukturierte Oberflächen sind in der Lage, wenn sie mit einer Flüssigkeit abgedeckt werden, die zwischen den Säulen befindlichen Gase einzuschließen. Die Gase werden auch bei Einwirken mechanischer Energie wie Ultraschall nicht freige- setzt. Man nimmt an, dass aufgrund der Oberflächenspannung der Sperrflüssigkeit diese nicht in die Zwischenräume zwischen den Säulen einzudringen vermag, wenn sich dort bereits ein Gas befindet. Mit anderen Worten, die Benetzung einer erfin- dungsgemäß mikrostrukturierten Oberfläche, die mit einem Gas beladen ist,. ist minimal bzw. findet nicht statt (siehe auch Yoshimitsu et al. loc. cit. ).

Das Beladen der Oberflächenstruktur erfolgt durch Inkontaktbringen der mikrostruktu- rierten Oberfläche mit dem einzuschließenden Gas. Gegebenenfalls wird man eine gewisse Zeit warten, bis das zwischen den Säulen ursprünglich vorhandene Gas bzw.

Gasgemisch durch das Gas, mit welchem die Oberfläche in Kontakt gebracht wurde, verdrängt ist. Die hierfür erforderliche Zeit liegt vermutlich im Bereich weniger Sekun- den bis hin zu einigen Minuten. Außerdem kann man die mikrostrukturierte Oberfläche mit dem Gas beladen, indem man in die Sperrflüssigkeit Gasblasen des einzuschlie- ßenden Gases einbringt und diese mit der Oberfläche in Kontakt bringt.

Die Art des Gases ist nicht eingeschränkt und umfasst beispielsweise die folgenden Gase und deren Mischungen, z. B. Edelgase wie Helium, Argon etc. diatomare Gase wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff ebenso wie Gase mit mehr als 2 Atomen wie Methan, Ethan, Ethen, Ethin, Schwefelhexafluorid und dergleichen. In der Regel wird man allerdings nur solche Gase verwenden, welche die Oberfläche nicht korrodieren oder in diese in nennenswertem Umfang hinein diffundieren.

Das Abdecken mit der Sperrflüssigkeit erfolgt durch in Kontakt bringen mit der Sperr- flüssigkeit, z. B. durch Eintauchen in oder durch Überleiten von Flüssigkeit. Als Sperr- flüssigkeit sind grundsätzlich alle Flüssigkeiten geeignet, die das Gas nicht oder nicht in nennenswertem Umfang lösen und vorteilhafter Weise nicht zu einer nennenswerten Korrosion der Oberfläche führen. Zu nennen sind Wasser, Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Ethylenglykol, Glycerin, Kohlenwasserstoffe wie He- xan, Cyclohexan, Toluol, Xylole, Petrolether, Ether wie Diethylether, Methyl-tert.-

butylether, Tetrahydrofuran, Ester wie Ethylacetat, Butylacetat, sowie Mischungen der vorgenannten Flüssigkeiten.

Auf die hier beschriebene Weise können die Gase in der mikrostrukturierten Oberflä- che eingeschlossen bzw. lokalisiert werden. Diese Eigenschaft kann in verschiedenster Weise genutzt werden, beispielsweise um Gase für Reaktionen oder für ihre Analyse an der Oberfläche zu binden, oder um den Kontakt der Oberfläche, beispielsweise von Gefäßen oder Leitungen, mit den Flüssigkeiten zu verhindern, um auf diese Weise eine Diffusion der Flüssigkeit in die Oberfläche zu vermindern oder zu verhindern.

Die folgenden Figuren und Beispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfin- dung.

Figuren 1 a bis 1 c zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen verschiedener erfin- dungsgemäßer Oberflächen mit einer Vielzahl Säulen mit kreisförmiger Querschnitts- fläche. Bei Figur 1a handelt es sich um. Säulen aus Silizium mit einer Länge von 15 um, einem Durchmesser von 0,7-1 um und einem Abstand von 10 um. Bei Figur 1 b handelt es sich um Säulen aus Polydimethyldisiloxän (PDMS) mit einer Länge von 20 pm, einem Durchmesser von 5 um und einem Abstand von 15 um. Bei Figur 1 c handelt es sich um Säulen aus Vernetztem Epoxidharz mit einer Länge von 15 zum, einem Durchmesser von 2, 7 um und einem Abstand von 5 um.

Figur 2 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer erfindungsgemäßen Oberfläche mit einer Vielzahl runder Säulen aus Polydimethylsiloxan mit einer Länge von 17 um, einem Durchmesser von 3 um und einem Abstand von 7 um.

Figur 3 zeigt eine Luftblase, die in der erfindungsgemäßen Oberfläche aus Abbildung 2 unter einer Wasserschicht eingeschlossen ist. Die Aufnahme erfolgte mittels eines Wasserimmersionsobjektivs.

Figur 4 zeigt eine optische Mikroskopieaufnahme einer erfindungsgemäßen Oberfläche mit darauf präparierten Kollagenfasern. Die säulenförmigen Erhebungen sind aus Po- lydimethylsiloxan und weisen einen Durchmesser von ca. 25 um, einen Abstand von 50 um und eine Höhe von 100 um auf. Zur Bestimmung der Kontraktionskraft der ge- trockneten Kollagenfaser, welche einzelne Säulen aus PDMS verbinden, wurde die Auslenkung aus der Idealposition, dargestellt durch die eingezeichneten Hilfslinien, ermittelt.

Figur 5 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer erfindungsgemäßen Oberfläche, in der die säulenförmigen Erhöhungen von einer Kollagenschicht über- spannt werden. Die säulenförmigen Erhebungen sind aus Polydimethylsiloxan und

weisen einen Durchmesser von ca. 3 um, einen Abstand von 5 um und eine Höhe von 14 um auf. Die Kollagenschicht verbiegt aufgrund von in der Schicht auftretenden me- chanischen Spannungen die PDMS-Säulen.

Figur 6 zeigt eine optische Mikroskopieaufnahme einer erfindungsgemäßen Oberfläche mit darauf präparierten Herzmuskelzellen. Die säulenförmigen Erhebungen sind aus Polydimethylsiloxan und weisen einen Durchmesser von ca. 3 um, einen Abstand von 5 um und eine Höhe von 20 um auf. Das Pulsieren der Herzmuskelzellen resultiert in einer Deformation der PDMS-Säulen.

I. Herstellung einer erfindungsgemäßen Oberfläche mit aus Polydimethylsiloxan aufgebauten Säulen 1. Allgemeine Herstellungsvorschrift A : Oberfläche mit Säulen aus Silizium (a) Ein Si (100)-Wafer wird mittels Photolithographie mit einer Nickel. oder Gold- Maske strukturiert, wie von T. A. Brunner (Herausgeber) in"Optical/Laser, Micro- lithographyVIII, 22-24 February 1995, Santa Clara, California. [In ;Pr,oc. . SPIE-Int.

Soc, Opt. Eng., 1995 ; 2440] (1995), S. 948 ff. und der dort zitierten Literatur be- schieben.

(b) Anschließend wird das so erhaltene Silizium-Substrat einem reaktiven lonen- ätzen unterzogen, wie von A. A. Ayon et al., J. Electrochem. Soc. 1999,146, 339-349"beschrieben. Auf diese Weise kann ein Verhältnis Höhe/Durchmesser von bis zu 50 erzielt werden. Figur 1A zeigt beispielhaft ein mit Säulen struktu- riertes Si (100) Substrat.

2. Allgemeine Herstellungsvorschrift B : Oberfläche mit Säulen aus Polydimethyldi- siloxan (a) Auf einen Glasträger wird ein Epoxidharz-basierter Negativ-Resist (NanoSu8 Lack der Firma MicroChem, Newton, MA, USA) mit einer Dicke von 100 nm- 200 um gemäß Herstellerangaben abgeschieden. Anschließend wird auf diese Schicht eine Metallmaske, insbesondere eine Nickelmaske gemäß der unter 1.

(a) angegebenen Methode aufgebracht. Anschließend wird die Schicht mit UV- Licht (Wellenlänge 320 nm) bestrahlt. Die nicht bestrahlten Bereiche der Epoxid- schicht werden dann mit einem Lösungsmittel nach Herstellerangaben herausge- löst. Auf diese Weise können in der Schicht Löcher mit einem Durchmesser zwi- schen 0,7 und 30 um erzeugt werden, wobei Tiefe der Löcher von der Schichtdi- cke abhängig ist.

(b) Auf die so strukturierte Schicht (Templat) wird ein handelsübliches, flüssiges, Polydimethylsiloxan bildendes Präpolymer (beispielsweise Sylgard 184 der Fa.

Dow Corning) so aufgebracht, dass Präpolymer in die Löcher fließt und das Templat vollständig bedeckt. Anschließend wird das so behandelte Templat zum Aushärten des Präpolymers thermisch bei einer Temperatur zwischen 40- 110 °C nach Herstellerangaben behandelt. Danach wird die so erhaltene erstarr- te Polydimethylsiloxan-Schicht von der Templat und aus den Löchern mecha- nisch abgezogen, wobei man eine erfindungsgemäße Oberfläche mit Säulen aus Polydimethylsiloxan erhält. Beispiele für so hergestellte Oberflächen sind die in den Figuren 1 B und 2 bis 6 gezeigten Oberflächen.

3. Allgemeine Herstellungsvorschrift C : Oberfläche mit Säulen aus Epoxidharz (a) Auf einen Glasträger wird ein Epoxidharz-basierter Negativ-Resist (NanoSu8 Lack der Firma MicroChem, Newton, MA, USA) mit einer Dicke von 100 nm- 200 um gemäß Herstellerangaben abgeschieden. Anschließend wird auf diese Schicht eine Metallmaske, insbesondere eine Lochmaske aus Nickel analog der unter 1. (a) angegebenen Methode aufgebracht. Dann wird die Schicht mit UV- Licht (Wellenlänge 320 nm) bestrahlt. Die nicht bestrahlten Bereiche der Epoxid- schicht werden dann mit einem Lösungsmittel nach Herstellerangaben herausge- löst. Die bestrahlten Bereiche bilden die säulenförmigen Erhebungen. Auf diese Weise können in der Schicht Erhebungen mit einem Durchmesser zwischen 0,7 und 30 um erzeugt werden, wobei die Höhe der Erhebungen von der Bestrah- lungsintensität abhängig ist. Ein Beispiel für eine derart erhaltene Oberfläche ist in Abbildung 1C gezeigt.

4. Allgemeine Herstellungsvorschrift D : Oberfläche mit Säulen aus Polymethyl- methacrylat (PMMA) (a) Auf einen Glasträger wird ein PMMA-basierter Positiv-Resist (NanoSu8 Lack der Firma MicroChem, Newton, MA, USA) mit einer Dicke von 100 nm-200 um gemäß Herstellerangaben abgeschieden. Anschließend wird auf diese Schicht eine Metallmaske, insbesondere eine Lochmaske aus Nickel analog der unter 1.

(a) angegebenen Methode aufgebracht. Dann wird die Schicht mit UV-Licht (Wel- lenlänge 320 nm) bestrahlt. Die bestrahlten Bereiche der PMMA werden dann mit einem Lösungsmittel nach Herstellerangaben herausgelöst. Die nicht bestrahlten Bereiche bilden die säulenförmigen Erhebungen. Auf diese Weise können in der Schicht Erhebungen mit einem Durchmesser zwischen 0,7 und 30 um erzeugt werden, wobei Tiefe der Höhe der Erhebungen von der Bestrahlungsintensität abhängig ist.

Untersuchung von kleinsten Kräften im Bereich < 1 nN 1. Bestimmung der Federkonstanten der auf den Oberflächen angeordneten Säulen Die Eichung der Oberfläche bezüglich Ihrer Kraftkonstante kann sowohl nach der von R. Proksch in US 2002162388 beschriebenen Methode sowie nach der von L. A. Bottomley et al. Analytical Chemistry (1996), 68 (12), 185-230 beschriebe- nen Methode erfolgen, die auf der gezielten Deformation der Säulen mit einem kalibrierten Stab und Bestimmung der auftretenden Deformation basiert.

Im Detail wurde wie folgt vorgegangen : Ein rechteckiger Borosilicat-Glasstab mit einer Länge von 100 mm eine Breite von 1 mm und einer Dicke von 0,2 mm (VitroCom Inc., Mountain Lakes, NJ, U. S. A. ) wurde mit einem Laser- Micropipetten-Gerät (P-2000, Sutter Instrument Co., Novato, CA, U. S. A. ) in zwei Mikroplättchen zerteilt. Die Spitze eines Mikroplättchens weist typischerweise ei- ne Breite von 20 um und eine Dicke von 5 um auf. Ihre Länge kann. durch die Zugparameter variiert werden, so dass man unterschiedliche Steifheiten einstel- len kann ! Ein Siliziiumnitrid (SiN) -Faden cantilever mit einer nominellen Red : er- konstante von 0,05 N/m, wie er für die AFM üblich ist (OMCL-RC-800PSA-W, Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo, Japan) wurde senkrecht. zu der Glasplatte einer Beobachtungskammer montiert. Dann wurde das Mikroplättchen auf einen Mic- romanipulator montiert und so an den SiN-Faden angenähert, dass der Faden und das Mikroplättchen parallel zueinander angeordnet waren. Um elektrostati- sche Wechselwirkungen zu vermeiden, wurde die Beobachtungskammer mit Wasser gefüllt. Dann wurde das Mikroplättchen gegen den Faden geschoben, so dass beide ausgelenkt wurden. Die Auslenkung wurde mit einer Hamamatsu Kamera aufgezeichnet. Durch anschließende Auswertung der Bildaufnahme wurde die Federkonstante des Glasplättchens ermittelt, wobei sich die Federkon- stante durch Multiplikation des Verhältnisses der Auslenkung von Faden und Mikroplättchen mit der bekannten Federkonstante des Fadens berechnen lässt.

Auf diese Weise erhält man ein geeichtes Glasplättchen, dass dann zur Eichung der erfindungsgemäßen Oberfläche eingesetzt werden kann. Die Bestimmung der Federkonstanten der Säulen der erfindungsgemäßen Oberfläche erfolgt ana- log zur der Eichung der Mikroplättchen.

Auf diese Weise wurde für die in Abbildung 4 gezeigte Oberfläche eine Feder- konstante der Säulen von 0,021 N/m bestimmt.

2. Untersuchung von durch Collagenfäden ausgeübte Kontraktionskräfte :

Eine handelsübliche Lösung von Fibronektin (Sigma Chemicals) wurde mit PBS- Puffer (Gibco) auf eine Konzentration von 10 llg/l verdünnt. Kollagen (Typ I, Flu- ka) wurde in 0,01 M HBSS-Puffer (Gibco) bei 4 °C in einer Konzentration von 1 mg/ml gelöst, anschließend mit kaltem 0,01 M HBSS-Puffer auf die gewünschte Endkonzentration verdünnt und mit 0,1 M Natronlauge neutralisiert.

Eine nach 1, Vorschrift B hergestellte Oberfläche mit säulenförmigen Erhebungen aus Polydimethylsiloxan (Durchmesser ca. 25 um, Abstand 50 um, Höhe von 100 um, Federkonstante 0,021 N/m) wurde in einer Durchflusszelle mit PBS- Puffer überschichtet. Anschließend wurde die gepufferte Fibronektin-Lösung durchgespült und man inkubierte 10 min. Dann wurde mehrmals mit 0,01 M HBSS-Puffer gespült und danach die neutralisierte Kollagen-Lösung mit einer Konzentration von 500 ug/ml zugegeben. Dann inkubierte man 30 min. bei 37 °C.

Dann wurde das Deckglas vorsichtig lateral über die Säulenspitzen abgezogen.

Auf diese Weise erhielt man dünne Bündel von Kollagen-Fasern, die an den Spitzen der Säulen fixiert waren. Eine lichtmikroskopische Aufnahmen der so präparierten präparierten Oberflächen ist in Abbildung 4 gezeigt. Die in Abbildung 4 angegebenen Kräfte F wurden über die Beziehung F = k (Ax2+ Ay2) berech- net, wobei k die Kraftkonstante, Ax die Aüslenkung der Säulenspitze parallel zur Oberfläche in einer ersten Richtung únd Ey die Auslenkung der Säulenspitze pa- rallel zur Oberfläche und senkrecht zu der ersten Richtung bedeutet.

3. Untersuchung von durch Collagenfolie ausgeübte Kontraktionskräfte Auf eine nach 1, Vorschrift B hergestellte Oberfläche mit säulenförmigen Erhe- bungen aus Polydimethylsiloxan (Durchmesser ca. 3 pm, Abstand 5 um, Höhe von 14 um) wurde Kollagen Typ I analog der unter 2. angegebenen Vorschrift aufgebracht, wobei man im Unterschied zu der unter 2. angegebenen Vorschrift die Durchflusszelle vor Entfernen des Deckglas mit PBS-Puffer flutete. Auf diese Weise erhielt man eine dünne Folie eines Kollagen-Gels auf den Säulenspitzen der Oberflächen (siehe Abbildung 5). Die von der Kollagenfolie ausgeübten Kräf- te führen zu einer Auslenkung der Säulen aus der Flächennormalen, wie Abbil- dung 5 entnommen werden kann.

4. Untersuchung von durch Herzmuskeizellen ausgeübte Kontraktionskräfte Zellsuspensionen von Herzmuskelzellen von Ratten wurden nach der von N. Q.

Balaban, Nature Cell Biology, 2001, S. 466 beschriebenen Methode präpariert.

Die Zellsuspension wurden mit einer nach 1, Vorschrift B hergestellten Oberfläche mit säulenförmigen Erhebungen aus Polydimethylsiloxan (Durchmesser ca.

3 um, Abstand 5 um, Höhe von 20 um) in Kontakt gebracht. Nach ca. 24 h bei

37 °C begannen die Herzmuskeizellen zu pulsieren, was durch entsprechende Auslenkungen der Säulenspitzen beobachtet werden konnte.

III. Einschluss von Gasen Eine nach Vorschrift B hergestellte Oberfläche mit Säulen aus Polydimethylsilo- xan wurde nach Kontakt mit Luft in Wasser eingetaucht. Hierbei wird ein Luftvo- lumen eingeschlossen (siehe Figur 3). Das Luftvolumen lässt sich auch durch längere Behandlung mit Ultraschall nicht von der Oberfläche entfernen.