DE102021102555A1

DE102021102555A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays sowie Formelement

Info

Publication number: DE102021102555A1
Application number: DE102021102555.9A
Authority: DE
Inventors: Olga Lau; Michael Kulik
Original assignee: LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Current assignee: LTS Lohmann Therapie Systeme AG
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-08-04
Also published as: CA3206954A1; EP4288262A1; US20240083078A1; JP2024506881A; WO2022167191A1; CN116802036A

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Formelements (100) für die Herstellung von Mikroarrays, mit den Schritten: (i)Bereitstellen eines, eine erste Oberfläche (16) und eine, der ersten Oberfläche (16) gegenüberliegende, zweite Oberfläche (24) aufweisenden, flächigen Basiselements (10), (ii) Bereitstellen eines flächigen Hilfselements (11) an der zweiten Oberfläche (24), (iii) Durchdringen des Basiselement (10) ausgehend von der ersten Oberfläche (40) zur Ausbildung von Formöffnungen (14), und (iv) reversibles oder nicht-reversibles, Eindringen in das Hilfselement (11) beim Durchdringen des Basiselements (10). Ferner ein Formelement (100) für die Herstellung von Mikroarrays, mit einem, eine erste Oberfläche (16) und eine, der ersten Oberfläche (16) gegenüberliegende, zweite Oberfläche (24) aufweisenden, flächigen Basiselement (10), einem an der zweiten Oberfläche (16) angeordneten flächigen Hilfselement (11), und mehreren Formöffnungen (14), die sich von der ersten Oberfläche (16) des Basiselements (10) bis durch die zweite Oberfläche des Basiselements (10) erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays. Ferner betrifft die Erfindung ein insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Formelement für die Herstellung von Mikroarrays.
Mikroarrays weisen eine Vielzahl von Mikronadeln auf, die üblicherweise in einem Trägerelement, wie in einem Patch, einem Pflaster oder dergleichen angeordnet bzw. mit diesem verbunden sind. Mikroarrays weisen eine hohe Anzahl von Mikronadeln auf, deren Länge so bemessen ist, dass sie beim Eindrücken in die Haut eines Patienten nur so weit in die Haut eindringen, dass Nerven und Gefäße möglichst nicht von den Nadelspitzen berührt werden. Die Nadeln weisen einen Wirkstoff, beispielsweise ein Medikament, auf. Der entsprechende Wirkstoff kann an einer Oberseite der Nadel aufgebracht sein oder in den Nadeln angeordnet sein. Bei in den Nadeln angeordnetem Wirkstoff sind die Nadeln oder Bestandteile der Nadeln aus einem sich in der Patientenhaut auflösenden Material hergestellt.
Die Herstellung von Mikroarrays erfolgt beispielsweise mit Hilfe von Silikonformen, die eine Vielzahl von, als Vertiefungen ausgebildete, Formöffnungen aufweisen, die als Negativform dienen. Bei einer Variante zum Befüllen dieser Vertiefungen wird üblicherweise eine mit dem Wirkstoff versehene Flüssigkeit auf die Oberseite der Silikonmatrize aufgebracht. Nach dem Trocknen der Flüssigkeit wird ggf. eine weitere Flüssigkeit aufgebracht.
Die Herstellung der Silikonformen mit ihren Vertiefungen erfolgt derzeit bspw. mittels Spitzgießprozess.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays zu schaffen, das kostengünstig und vorzugsweise für die Herstellung hoher Stückzahlen geeignet ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Formelement zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. ein Formelement gemäß Anspruch 8.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Formelements für die Herstellung von Mikroarrays handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zur Herstellung eines offenen, insbesondere beidseitig offenen, Formelements für die Herstellung von Mikroarrays. In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein flächiges Basiselement bereitgestellt. Das Basiselement weist eine erste Oberfläche und eine, der ersten Oberfläche gegenüberliegende, zweite Oberfläche auf. Bei der ersten Oberfläche handelt es sich insbesondere um die Oberseite des Basiselements, während es sich bei der zweiten Oberfläche insbesondere um die Unterseite des Basiselements handelt. Ein weiterer, zweiter Schritt besteht im Bereitstellen eines flächigen Hilfselements an der zweiten Oberfläche. Insbesondere erfolgt der Schritt des Bereitstellens des Hilfselements vor oder nach dem Bereitstellen des Basiselements, wobei es jedoch besonders bevorzugt ist, dass das Hilfselement gemeinsam mit dem Basiselement bereitgestellt wird. Nach dem Bereitstellen des Basiselements sowie nach dem Bereitstellen des Hilfselements erfolgt in einem dritten Schritt ein Durchdringen des Basiselements ausgehend von der ersten Oberfläche zur Ausbildung von Formöffnungen im Basiselement. Durchdringen meint hierbei insbesondere ein vollständiges Penetrieren des Basiselements, so dass das Basiselement vollständig durchdrungen wird. Die hierdurch ausgebildeten Formöffnungen verlaufen somit vorzugsweise von der ersten Oberfläche bis zur zweiten Oberfläche, so dass durchgehende Öffnungen ausgebildet sind. Beim Durchdringen des Basiselements erfolgt ferner ein Eindringen in das Hilfselement. Erfolgt beispielsweise das Durchdringen des Basiselements mittels Stanzwerkzeug, so durchdringt das Stanzwerkzeug das Basiselement vollkommen und dringt ferner in das Hilfselement ein. Besonders bevorzugt ist es, dass ein teilweises Eindringen in das Hilfselement erfolgt. So ist es hiermit bevorzugt, dass das Hilfselement nicht vollständig durchdrungen wird. Das Eindringen erfolgt reversibel oder nicht-reversibel. Nicht-reversibel meint mit anderen Worten ein invasives Eindringen in das Hilfselement, so dass durch das Eindringen eine, insbesondere permanente, geöffnete Vertiefung im Hilfselement entsteht. Bei dem nicht-reversiblen Eindringen handelt es sich somit vorzugsweise um ein umformendes oder trennendes Eindringen. Erfolgt das Durchdringen beispielsweise mittels Stanzwerkzeug, so wird das Basiselement mit dem Stanzwerkzeug durchdrungen und ferner dringt das Stanzwerkzeug teilweise in das Hilfselement ein, so dass auch hier eine Teilöffnung erfolgt. Demgegenüber meint ein reversibles Eindringen, mit anderen Worten ein nicht-invasives Eindringen. Besonders bevorzugt ist es somit, dass bei einem reversiblen Eindringen eine Rückverformung, insbesondere nach einem Ausdringen aus dem Hilfselement, das Hilfselement an der Eindringstelle erfolgt. Es verbleibt somit insbesondere keine Öffnung an der eingedrungenen Stelle des Hilfselements. Besonders bevorzugt ist es, dass das Hilfselement verformbar und/oder elastisch ausgestaltet ist, so dass über die Elastizität eine Rückverformung stattfinden kann. Ein weiterer bevorzugter Schritt nach dem Durchdringen des Basiselements sowie dem Eindringen in das Hilfselement besteht in dem Ausdringen aus dem Basiselement sowie dem Ausdringen aus dem Hilfselement. Das Eindringen in das Basiselement und das Hilfselement erfolgt insbesondere gemeinsam, bevorzugt mit demselben Werkzeug. Besonders bevorzugt ist es, dass das Ausdringen aus Basiselement und Hilfselement gemeinsam erfolgt. Erfolgt beispielsweise ein Durchdringen sowie ein Eindringen mittels Stanzwerkzeug, erfolgt das Ausdringen beim Zurückziehen des Stanzwerkzeugs. Insbesondere verlaufen die Formöffnungen durch das Basiselement sowie teilweise in das Hilfselement hinein.
Mit der Erfindung kann vorteilhaft ein beidseitiges Befüllen der Formöffnungen umgesetzt werden. Vorzugsweise kann das Befüllen von oben und von unten erfolgen. Hier ergeben sich Vorteile wie verkürzte Prozesszeiten oder das Aufkonzentrieren eines Wirkstoffs in der Nadelspitze. Das erfindungsgemäße Verfahren hat ist gegenüber einem alternativen Verfahren zur Herstellung offener Strukturen, bei dem Öffnungen in einem, einem Spritzgießprozess nachgelagerten, Laserprozess gefertigt werden, vorteilhaft. Ein derartiger, nachteiliger Spritzgießsowie der Laserprozess ist sehr aufwendig und kostenintensiv. Das erfindungsgemäße Verfahren ist demgegenüber kostengünstig und vorzugsweise für die Herstellung hoher Stückzahlen geeignet ist Dies wird insbesondere durch die vereinfachte Prozessführung und der Kombination beider Prozesse, dem Herstellen und Öffnen der Formöffnungen, in einem Schritt realisiert.
In bevorzugter Ausführung ist das Hilfselement mit dem Basiselement verbunden. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Hilfselement und Basiselement lösbar ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, dass es sich um eine adhäsive, insbesondere lösbar adhäsive, Verbindung handelt. Das flächige Hilfselement ist insbesondere mit einer flächigen Seite mit der zweiten Oberfläche des Basiselements verbunden. Vorteilhaft ist durch die lösbare Verbindung umgesetzt, dass nach einem Ausbilden der Formöffnungen das Hilfselement vom Basiselement entfernt werden kann und somit das Basiselement als Formvorrichtung genutzt werden kann.
Es ist bevorzugt, dass das Bereitstellen des Basiselements und das Bereitstellen des Hilfselements durch ein gemeinsames Bereitstellen eines Verbundelements erfolgt. Das Verbundelement weist hierbei das Basiselement und das Hilfselement auf. Besonders bevorzugt ist es, dass das Verbundelement einen Folienverbund aufweist, insbesondere daraus besteht.
Es ist bevorzugt, dass das Durchdringen durch Prägen erfolgt. Das Prägen erfolgt hierbei insbesondere mit mindestens einer, vorzugsweise einer Vielzahl, von zu den Formöffnungen komplementär/en Erhebung/en, aufweisendem Prägewerkzeug. Besonders bevorzugt ist es, dass das Durchdringen durch Heißprägen erfolgt. Die Prägetemperatur beträgt vorzugsweise 80° - 260° C.
Das Durchdringen, insbesondere das Prägen erfolgt insbesondere kontinuierlich oder diskontinuierlich.
Bevorzugt ist es, dass beim Durchdringen mit dem Prägewerkzeug, ebenfalls das Eindringen mit ebendiesem Prägewerkzeug erfolgt. Durch das Hilfselement ist es insbesondere vorteilhaft umgesetzt, dass beim Prägen das Prägewerkzeug vor Beschädigung und/oder Verschleiß geschützt wird, da dieses beim Eindringen in das Hilfselement abgeschirmt wird und somit beispielsweise nicht mit anderen Gegenständer o.dgl. in Berührung kommen kann, die zu Beschädigungen führen könnten.
Alternativ oder zusätzlich zu dem prägenden Durchdringen ist es möglich, dass das Durchdringen mittels Bohren und/oder Fräsen und/oder Stanzen erfolgt.
Erfolgt das Durchdringen durch Prägen, ist es bevorzugt, dass dies mittels Prägewalze erfolgt. Liegt hingegen ein Stanzen vor, ist es bevorzugt, dass die mittels Stanzwalze erfolgt. Möglich ist es bspw. auch, dass ein Prägen mittels Prägestempel oder ein Stanzen mittels Stanzstempel erfolgt.
Nach dem Eindringen, insbesondere nach einem hieran anschließenden Ausdringen, erfolgt insbesondere ein weiterer Schritt: ein Abkühlen. Vorzugsweise erfolgt zumindest ein Abkühlen des Basiselements. Bevorzugt erfolgt ebenfalls ein Abkühlen des Hilfselements. Vorzugsweise erfolgt ein Abkühlen auf Zimmertemperatur.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens besteht in einem Entfernen des Hilfselements vom Basiselement. Besonders bevorzugt ein Abziehen des Hilfselements vom Basiselement. Insbesondere erfolgt der Schritt des Entfernens des Hilfselements vom Basiselement nach dem Schritt des Eindringens, wobei es jedoch besonders bevorzugt ist, dass der Schritt des Entfernens nach dem Abkühlen erfolgt.
Das erfindungsgemäße Formelement für die Herstellung von Mikroarrays weist ein flächiges Basiselement auf. Das Basiselement weist eine erste Oberfläche und eine, der ersten Oberfläche gegenüberliegende, zweite Oberfläche auf. Bei der ersten Oberfläche handelt es sich vorzugsweise um die Oberseite, während es sich bei der zweiten Oberfläche vorzugsweise um die Unterseite des Basiselements handelt. Auf der Seite der zweiten Oberfläche des Basiselements ist ein flächiges Hilfselement angeordnet. Bevorzugt ist das Hilfselement an der zweiten Oberfläche des Basiselements angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Hilfselement mit der zweiten Oberfläche des Basiselements verbunden. Ferner weist das Formelement mehrere Formöffnungen auf, die sich von der ersten Oberfläche des Basiselements durch die zweite Oberfläche des Basiselements erstrecken. Die Formöffnungen verlaufen somit vollständig durch das Basiselement. Mit anderen Worten ist das Basiselement somit durchgehend beidseitig geöffnet. Es ist bevorzugt, dass sich bei den Formöffnungen um eingeprägte Formöffnungen handelt. Bei den Formöffnungen handelt es sich insbesondere um Negativformen für herzustellende Mikroarrays.
Es ist bevorzugt, dass sich die Formöffnungen teilweise bis in das Hilfselement erstrecken. Somit ist es bevorzugt, dass die Formöffnungen, ausgehend von der ersten Oberfläche des Basiselements bis in ein Teil des Hilfselements laufen. Insbesondere erstrecken sich die Formöffnungen nicht vollständig durch das Hilfselement.
In bevorzugter Ausführung ist das Hilfselement mit dem Basiselement verbunden. Insbesondere ist die Verbindung zwischen Hilfselement und Basiselement lösbar ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, dass die Verbindung zwischen Hilfselement und Basiselement adhäsiv, vorzugsweise lösbar-adhäsiv, ausgeführt ist.
In bevorzugter Ausführung weist das Basiselement und/oder das Hilfselement Thermoplast und/oder thermoplastisches Elastomer auf, besteht insbesondere daraus. Besonders bevorzugt weist das Basiselement und/oder das Hilfselement TPU, PC, APET, PPC und/oder PETG auf, besteht insbesondere daraus.
Es ist bevorzugt, dass das Basiselement und/oder das Hilfselement eine Folie aufweist, insbesondere daraus besteht. Bevorzugt weist die Folie eine Dicke von 0,2 - 2,0 mm, besonders bevorzugt von 0,5 - 1,5 mm, auf. Besonders bevorzugt ist es, dass das Basiselement eine Folie mit einer Dicke von 0,5 - 1,5 mm und/oder das Hilfselement eine Folie mit einer Dicke von 0,1 - 2 mm aufweist.
Es ist bevorzugt, dass die Formöffnungen zylinderförmig oder kegelförmig sind. Erfolgt beispielsweise die Ausbildung der Formöffnungen mittels Prägen, so ist es bevorzugt, dass das Prägewerkzeug ein oder mehrere zu den zylinderförmigen oder kegelförmigen Formöffnungen komplementäre, ebenfalls zylinderförmige oder kegelförmige Erhebungen aufweist. Die Formöffnungen entsprechen bevorzugt Negativformen der herzustellenden Mikroarrays. Es ist bevorzugt, dass die Grundfläche der zylinderförmigen oder kegelförmigen Formöffnung an der ersten Oberfläche des Basiselements ist. Insbesondere ist die Grundfläche der zylinderförmigen oder kegelförmigen Formöffnung ein Kreis, oval, ein Rechteck oder ein Quadrat. Weisen die Formöffnungen Kegelform auf, kann es sich hierbei auch um Kegelstümpfe handeln. Der Querschnitt der Formöffnungen verjüngt sich vorzugsweise ausgehend von der Oberseite des Basiselements in Richtung der Unterseite. Vorzugsweise sind die Formöffnungen in Längsrichtung symmetrisch, insbesondere drehsymmetrisch, so dass die an der Unterseite vorgesehene Öffnung in Bezug auf eine Grundfläche der Formöffnung mittig angeordnet ist
Es ist bevorzugt, dass das Hilfselement, insbesondere das Material, aus dem das Hilfselement besteht, eine höhere Warmumformtemperatur als das Basiselement, insbesondere als das Material, aus dem das Basiselement besteht, aufweist. Vorzugsweise weist das Hilfselement eine höhere Schmelztemperatur als das Basiselement auf. Es ist bevorzugt, dass das Hilfselement eine wesentlich höhere Warmumformtemperatur als das Basiselement aufweist. Vorzugsweise weist das Hilfselement eine höhere Elastizität als das Basiselement auf. Insbesondere weist das Hilfselement ein kleineres Elastizitätsmodul als das Basiselement auf. Das Hilfselement kann bspw. eine poröse Struktur aufweist. Möglich ist es, dass das Hilfselement eine oder mehrere der in diesem Absatz beschriebenen Merkmale aufweist.
Vorzugsweise weist jede einzelne Formöffnung an der ersten Oberfläche eine Querschnittsfläche von 0,04 mm² - 0,16 mm², insbesondere von 0,04 - 0,08 mm², auf. Die Formöffnungen selbst weisen vorzugsweise eine Tiefe von 600 µm bis 2200 µm, insbesondere von 600 µm bis 1000 µm, auf. Bevorzugt ist es, dass sich die Formöffnungen durch die gesamte Dicke des Basiselements erstrecken. Insbesondere erstrecken sich die Formöffnungen mit einer Tiefe von 10 µm bis 500 µm in das Hilfselement, bevorzugt mit einer Tiefe von 50 µm bis 300 µm, besonders bevorzugt mit einer max. Tiefe von 80 µm.
Das, insbesondere als Folie ausgebildete, Basiselement weist vorzugsweise eine Dicke von 500 µm - 1,5 mm auf.
Das insbesondere als Folie ausgebildete Hilfselement weist vorzugsweise eine Dicke von 100 µm 2 mm auf.
Die Formöffnungen an der zweiten Oberfläche des Basiselements und/oder die Öffnungen am Hilfselement weisen vorzugsweise eine Querschnittsfläche von < 1200 µm², insbesondere < 100 µm², auf. Alternativ oder zusätzlich weisen die Formöffnungen an der zweiten Oberfläche des Basiselements und/oder die Öffnungen am Hilfselement vorzugsweise einen Durchmesser von < 40 µm, insbesondere < 10 µm, auf.
Das bevorzugte Verbundelement, das zumindest das Basiselement und das Hilfselement aufweist und das insbesondere als Folienverbund ausgebildet ist, weist vorzugsweise eine Dicke von 600 µm bis 3,5 mm auf.
Es ist bevorzugt, dass das Hilfselement, zumindest teilweise vom Basiselement gelöst, insbesondere abgezogen werden kann. Möglich ist es, dass das Hilfselement, zumindest teilweise vom Basiselement gelöst, insbesondere abgezogen vorliegt.
Vorzugsweise weisen die Formöffnungen einen geringen Abstand bzw. eine hohe Dichte auf. Insbesondere sind pro Quadratzentimeter 9- 350 Formöffnungen bei einer insbesondere regelmäßigen Anordnung vorgesehen. Ebenso ist eine Anordnung von Formöffnungen beispielsweise in Reihen möglich, wobei die benachbarten Reihen jeweils auf Lücke angeordnet sind.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Größenverhältnisse sind in besonders bevorzugter Ausführungsform durch das vorstehend beschriebene Verfahren hergestellt, so dass die entsprechenden Merkmale in besonders bevorzugter Ausführungsform einzeln oder in Kombination auch die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens definieren können.
Das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise durch eines oder mehrere Merkmale des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Formelements ergänzt werden. Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Formelement kann vorzugsweise durch eines oder mehrere Merkmale des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ergänzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines Verbundelements mit einem Basiselement und einem Hilfselement,
2 eine schematische Seitenansicht eines Verbundelements zusammen mit einer Prägewalze,
3 eine schematische Seitenansicht eines geprägten Verbundelements, und
4 eine schematische Detailansicht des Ausschnitts aus 3 mit einer durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Formöffnung,
5 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Verbundelements zusammen mit einer Prägewalze, und
6 eine schematische Seitenansicht eines weiteren Verbundelements zusammen mit einer Prägewalze.

Ähnliche oder identische Bauteile oder Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bzw. Variationen davon (z.B. 10 und 10') identifiziert. Insbesondere zur verbesserten Übersichtlichkeit werden, vorzugsweise bereits identifizierte Elemente nicht in allen Figuren mit Bezugszeihen versehen.
1 zeigt beispielhaft ein Verbundelement 13 als Ausgangsbasis zur Herstellung eines Formelements mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verbundelement 13 weist ein Basiselement 10 sowie ein Hilfselement 11 auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Basiselement 10 sowie bei dem Hilfselement 11 um Folien, so dass das Verbundelement 13 einem Folienverbund entspricht. Zur Ausbildung des Verbundelements 13 wird dargestellt das Basiselement 10 sowie das Hilfselement 11 bereitgestellt, wobei hier die Bereitstellung durch ein Zuführen von links dargestellt erfolgt. Eine zweite Oberflächenseite 24 des Basiselements 10 wird zur Ausbildung des Verbundelements 13 mit einer ersten Oberfläche 40 adhäsiv verbunden. Die adhäsive Verbindung erfolgt insbesondere mittels Klebstoff, der beispielsweise auf der ersten Oberfläche 40 des Hilfselements 11 und/oder auf der zweiten Oberfläche des Basiselements 10 angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Klebstoff um eine Klebeschicht handeln, die mit der ersten Oberfläche 40 des Hilfselements und/oder mit der zweiten Oberfläche 24 des Basiselements 10 verbunden ist. Andererseits es möglich die adhäsive Verbindung durch molekulare Kräfte der Folienoberflächen herzustellen.
Rechts dargestellt sind das Hilfselement 11 und das Basiselement 10 adhäsiv zum Verbundelement 13 verbunden und werden weitergeführt, dargestellt durch Pfeil 44.
Gegenüberliegend der zweiten Oberfläche 24 des Basiselements 10 befindet sich die erste Oberfläche 16 des Basiselements 10. Gegenüberliegend der ersten Oberfläche 40 des Hilfselements 11 befindet sich die zweite Oberfläche 42 des Hilfselements 11. Bevorzugt handelt es sich jeweils bei der ersten Oberfläche um eine Oberseite und/oder bei der zweiten Oberfläche um eine Unterseite.
Zur Herstellung eines Formelements mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im dargestellten Ausführungsbeispiel aus 2 ein Verbundelement 13, insbesondere in Form eines Folienverbunds von links (Pfeil 44) in Richtung des Pfeils 12 bewegt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem in 2 dargestellten Verbundelement 13 um das Verbundelement 13 aus 1.
Zur Erzeugung von Formöffnungen 14 in einer ersten Oberfläche 16 des Basiselements 10 ist bevorzugt eine Prägewalze vorgesehen, die sich in Richtung eines Pfeils 20, im Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn, dreht. An einer Außenseite der Prägewalze 18 sind eine Vielzahl von Erhebungen 22 vorgesehen. Es sind regelmäßig wiederkehrende Bereiche der Außenseite der Prägewalze mit Erhebungen 22 versehen. Alternativ ist es möglich, dass über die gesamte Außenseite der Prägewalze 18 regelmäßig Erhebungen 22 verteilt sind. Dargestellt entspricht der Querschnitt der Erhebungen 22 dem Querschnitt der Formöffnungen 14. Hierbei erstrecken sich dargestellt die Formöffnungen 14 vollkommen durch das Basiselement 10 und verlaufen weiter in einen Teil des Hilfselements 11 hinein. Der Teil der Formöffnung 14, der sich durch das Basiselement 10 erstreckt, entspricht hierbei einer Basisformöffnung 15, die vorzugsweise als spätere Matrize zur Herstellung der Mikroarrays dient. Der Teil der Formöffnung 14 im Hilfselement 11 stellt hierbei etwa eine Hilfsöffnung 17 dar. Die Erhebungen 22 sind insbesondere pyramidenförmig ausgebildet und weisen einen, vorzugsweise quadratischen oder runden, Querschnitt auf.
Die Höhe der Erhebungen 22 und somit die Tiefe der Formöffnungen 14 ist geringer als die Dicke des Verbundelements 13. Bei dem Prägeprozess kommen somit die Erhebungen 22 nicht in Berührung mit einem Untergrund 48. Somit sind die Erhebungen 22 vor Beschädigung und/oder Verschleiß, insbesondere durch ein Auftreffen auf dem Untergrund 48, geschützt. Ebenfalls ist insbesondere vorteilhaft umgesetzt, dass die Formöffnungen 14 zur dargestellten Unterseite durch das Hilfselement 11 geschützt gegenüber der Umgebung und somit geschützt vor Kontamination sind.
Bevorzugt ist es, dass vor oder nach dem Befüllen der Basisformöffnungen 15 das Hilfselement 11 vom Basiselement 10 entfernt, insbesondere abgezogen, wird.
Das in Richtung des Pfeils 12 verlaufende Verbundelement 13 mit eingeprägten Formöffnungen 14 entspricht einem herzustellenden Formelement 100. Einerseits ist es möglich, dass zur Ausbildung des Formelements 100 das Hilfselement 11 mit dem Basiselement 10 verbunden ist oder das Hilfselement 11 teilweise vom Basiselement 10 entfernt wird oder dass Hilfselement 11 vollkommen vom Basiselement 10 entfernt wird.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßem Formelements 100, das vorzugsweise mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Bevorzugt ist es, dass es sich bei dem Formelement 100 aus 3 um das Formelement 100 aus 2 handelt. Das Formelement 100 wird von links in Richtung des Pfeils 12 zugeführt.
Dargestellt weist das Formelement 100 Bereiche 102, 102' mit eingeprägten Formöffnungen 14 sowie Bereich 104 ohne eingeprägte Formöffnungen 14 auf. Dargestellt auf der rechten Seite wird das Hilfselement 11' in Richtung des Pfeils 108 vom Basiselement 10' entfernt, insbesondere abgezogen. Das in Richtung des Pfeils 106 weitergeführte Basiselement 10' weist somit die Basisformöffnungen 15 auf, während das entfernte Hilfselement 11' die Hilfsvertiefungen 17 aufweist. Dargestellt bildet somit das Basiselement 10' mit Basisformöffnungen 15 sowie das hiervon entfernte Hilfselement 11' mit Hilfsvertiefungen 17 das Formelement 10' auf. Das dargestellte Formelement 100 entspricht somit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formelements, etwa einem Formelement mit teilweise entferntem Hilfselement 11'. Das ebenfalls dargestellte Formelement 100' entspricht einem zweiten Ausführungsbeispiel eines herzustellenden Formelements, etwa einem Formelement mit verbundenem Hilfselement 11. Das ebenfalls dargestellte Formelement 100" entspricht einem dritten Ausführungsbeispiel eines herzustellenden Formelements, etwa einem Formelement mit vollkommen entferntem Hilfselement 11'. Es handelt sich bei diesen verschiedenen Ausführungen der Formelements insbesondere um verschiedene Zustände und/oder Bereiche eines herzustellenden erfindungsgemäßen Formelements.
4 zeigt einen Detailausschnitt des Bereichs IV aus 3. Eine Seitenlänge a der insbesondere quadratischen oder runden Grundfläche der pyramidenförmigen Formöffnung weist eine Abmessung von vorzugsweise a = 200 - 400 µm auf. Die Seitenlänge a der Formöffnung 14 entspricht vorzugsweise ebenfalls der Seitenlänge der Grundfläche der Basisformöffnung 15. Die Seitenlänge b der Grundfläche der Hilfsvertiefung 17 weist vorzugsweise eine Abmessung von b = 3 - 20 µm auf. Die Tiefe der Formöffnung 14 beträgt vorzugsweise t = 600 µm - 2.200 µm.Die Tiefe der Hilfsvertiefung 17 beträgt insbesondere t_H = 50 - 500 µm. Die Tiefe der Basisformöffnung 15 beträgt vorzugsweise t_B = 550 - 2150 µm oder 550 - 1700 µm.Die Dicke des Verbundelements 13 beträgt insbesondere d = 800 µm - 4 mm. Die Dicke d_B des Basiselements beträgt vorzugsweise 600 µm - 2 mm. Die Dicke des Hilfselements d_H beträgt vorzugsweise 200 µm - 2 mm.
Das Ausführungsbeispiel aus 5 entspricht im Wesentlichen dem aus 2. Im Gegensatz zur Ausführung aus 2 weist in 6 das Hilfselement 11 eine hohe Elastizität und/oder eine hohe Prägetemperatur auf, so dass nach dem Eindringen der Erhebungen 22 in das Hilfselement 11 keine Hilfsvertiefungen 17 (siehe 2) im Hilfselement 11 verbleiben, sondern vorzugsweise sich das Hilfselement 11 wieder in seine ursprüngliche Form zurückbildet. Demnach handelt es sich bei den Formöffnungen 14 gemäß Ausführungsbeispiel aus 5 um die Basisformöffnungen 15.
Das Ausführungsbeispiel aus 6 entspricht im Wesentlichen ebenfalls dem Ausführungsbeispiel aus 2. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel aus 1 weist das Hilfselement 11 aus 6 eine poröse Struktur, bestehend aus Vertiefungen 46, auf. Die Vertiefungen 46 sind beispielsweise pyramiden- oder zylinder- oder teilkreisförmig ausgeführt. Die Vertiefungen 46 sind vorzugsweise regelmäßig auf der ersten Oberfläche des Hilfselements 11 verteilt. Die Vertiefungen 46 sind derart ausgerichtet, dass beim Prägeprozess die Spitzen der Erhebungen 22 in die Vertiefungen 46 eindringen und somit das Hilfselement 11 nicht verformen. Erneut entspricht somit im Ausführungsbeispiel aus 6 eine Formöffnung 14 einer Basisformöffnung 15.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Formelements (100) für die Herstellung von Mikroarrays, mit den Schritten: Bereitstellen eines, eine erste Oberfläche (16) und eine, der ersten Oberfläche (16) gegenüberliegende, zweite Oberfläche (24) aufweisenden, flächigen Basiselements (10), Bereitstellen eines flächigen Hilfselements (11) an der zweiten Oberfläche (24), Durchdringen des Basiselement (10) ausgehend von der ersten Oberfläche (40) zur Ausbildung von Formöffnungen (14), und reversibles oder nicht-reversibles, Eindringen in das Hilfselement (11) beim Durchdringen des Basiselements (10).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (11) mit dem Basiselement, insbesondere lösbar, verbunden ist, wobei es bevorzugt ist, dass das Hilfselement mit dem Basiselement (10) adhäsiv verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Basiselements und das Bereitstellen des Hilfselements (11) durch ein Bereitstellen eines, das Basiselement (10) und das Hilfselement (11) aufweisenden, Verbundelements (13), vorzugsweise eines Folienverbunds, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchdringen durch Prägen, insbesondere Heißprägen, erfolgt, wobei das Prägen mit einem Prägewerkzeug mit mindestens einer, vorzugsweise einer Vielzahl, von zu zumindest einem Teil der Formöffnungen (14) komplementär/en Erhebung/en (22).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen mittels einer Prägewalze (18) oder eines Prägestempels erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Abkühlen des Basiselements (10), sowie vorzugsweise des Hilfselements (11) nach dem Eindringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Entfernen, insbesondere Abziehen, des Hilfselements (11) vom Basiselement (10).
Formelement (100) für die Herstellung von Mikroarrays, das insbesondere durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt wurde, mit einem, eine erste Oberfläche (16) und eine, der ersten Oberfläche (16) gegenüberliegende, zweite Oberfläche (24) aufweisenden, flächigen Basiselement (10), einem an der zweiten Oberfläche (16) angeordneten, insbesondere mit der zweiten Oberfläche (24) verbundenen, flächigen Hilfselement (11), und mehreren, insbesondere eingeprägten Formöffnungen (14), die sich von der ersten Oberfläche (16) des Basiselements (10) bis durch die zweite Oberfläche des Basiselements (10) erstrecken.
Formelement (100) nach Anspruch 8 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Formöffnungen (14) teilweise bis in das Hilfselement (11) erstrecken.
Formelement (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (11) mit dem Basiselement (10), insbesondere lösbar, verbunden ist, wobei es bevorzugt ist, dass das Hilfselement (11) mit dem Basiselement (10) adhäsiv verbunden ist.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (10) und/oder das Hilfselement (11) TPU, PC, APET, PPC und/oder PETG aufweist, insbesondere daraus besteht.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (10) und/oder das Hilfselement (11) eine Folie aufweist, insbesondere daraus besteht, wobei es bevorzugt ist, dass das Basiselement eine Dicke von 0,5 - 1,5 mm und/oder das Hilfselement eine Dicke von 0,1 - 2 mm aufweist.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formöffnungen (14) zylinderförmig oder kegelförmig, bevorzugt mit rundem, dreieckigem oder viereckigem, besonders bevorzugt quadratischem, Querschnitt sind.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfselement (11): eine höhere Warmumformtemperatur als das Basiselement (10) aufweist, und/oder eine höhere Elastizität als das Basiselement (10) aufweist.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 14 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formöffnungen (14) an der ersten Oberfläche eine Querschnittsfläche von 0,04 mm² - 0,16 mm², insbesondere von 0,04 mm² - 0,08 mm², aufweisen.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 15 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formöffnungen eine Tiefe von 600 µm bis 2200 µm, insbesondere von 600 µm bis 1000 µm, aufweisen.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 16 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (10) eine Dicke von 500 µm bis 1,5 mm und/oder das Hilfselement (11) eine Dicke von 100 µm bis 2 mm aufweist.
Formelement (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 17 oder Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formöffnungen (14) an der zweiten Oberfläche und/oder an einer Oberfläche des Hilfselements (11) eine Querschnittsfläche von < 1200 µm², insbesondere von < 100 µm², aufweisen.