DE4434883A1 - Formen von Mikropartikeln in elektrischen Feldkäfigen - Google Patents
Formen von Mikropartikeln in elektrischen FeldkäfigenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft 3-dimensionale Mikroelektrodenanordnungen
und Verfahren, um suspendierte Teilchen (Partikeln, Phasen) oder
Tropfen einer Flüssigkeit in elektrischen Feldern, vorzugsweise
Hochfrequenzfeldern, zu formen und unter Feldeinfluß zu
verfestigen. Sie betrifft auch Verwendungsmöglichkeiten der
geformten Teilchen.
Zahlreichen Trenntechniken in der Chemie, Medizin oder
Biotechnologie liegt das Durchströmen gepackter Volumina von als
Filter oder Träger mit erweiterter Funktion dienenden kleinen
Partikeln zu Grunde. Verbreitete Anwendung finden dabei z. B. in
der Chromatographie sphärische Gelpartikeln (z. B. Sephadex),
irreguläre Granulate (Aktivkohlen, Harze, Mischoxide), Extruder-
Komprimate (Molsiebe, Katalysatoren) oder Fasern und Hohlfasern
(Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol A21, 305-428
(1992) VCH-Publishers Cooperation, sowie eben da Vol B3, 10-1
bis 10-44 (1992)). Auf Grund der für sphärische Mikropartikeln
in Abhängigkeit ihrer Größe charakteristischen
Lichtbrechungseigenschaften werden solche auch in der
Farbenherstellung breit angewendet (z. B. Latex oder
mikrosphärische Gläser in lichtreflektierenden Anstrichen). Um
bei gegebenem Packungsvolumen immer größere Oberflächen für die
Wechselwirkung mit der durchströmenden Flüssigkeit, Gas oder
Suspension zu erreichen, werden einerseits immer kleinere
Dimensionen (Mikrometerbereich, Submikrometerbereich) der
Partikeln angestrebt (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical
Technology, Vol. 15, 470-493 (1981) J. Wiley & Sons, New York),
oder wird Wert auf ein definiertes Größenspektrum - bis hin zu
monodispersen homogenen Gemischen gelegt.
Die Größe der im Mikrometer- und Submikrometerbereich
ausschließlich sphärischen Endprodukte läßt sich allein durch
die Verfahrensbedingungen der Herstellung streng festlegen oder
aber durch nachträgliche Klassierungen einstellen. Letzteres
trifft für alle aus Zerkleinerungstechnologien stammenden
irregulären Partikeln, jedoch nicht für ihre Form zu. Die Form
der Mikropartikeln ergibt sich allein aus der Technologie ihrer
Herstellung und ist für alle in Rührreaktoren hergestellte
polymeren Materialien und die genannten Gläser durch die
Schmelztechniken auf Mikrosphären (Kugeln) begrenzt. Einer
gewissen Regelung unterwerfen sich allein die mikrokristallinen
Materialien, wobei sich die zu erzielenden Formen aus der
Abbildung der stoffspezifischen Kristallebenen ergeben und damit
wiederum eingeschränkt sind.
Für viele Anwendungszwecke (Chromatographie, Farbherstellung,
Medikamentenherstellung etc.) wäre es sehr vorteilhaft, in ihrer
Geometrie in weiten Grenzen bestimmbare und reproduzierbar
herstellbare Mikropartikeln zu besitzen, die z. Z. jedoch nur in
Einzelfällen mit ausreichender Variabilität der Geometrie und
Struktur herstellbar sind.
Daß elektrische Felder zum Sammeln von Partikeln und Zellen in
flüssigen Medien genutzt werden können, wurde von POHL
bereits 1978 in einer Monographie beschrieben (POHL, H.P.,
Dielectrophoresis, Cambridge Press, Cambridge 1978). Er und
nachfolgende Autoren (z. B. T.B. JONES, J. Electrostatics 18,
55-62 (1986) u. a.) nutzten dafür zumeist makroskopische
Elektrodenanordnungen. Ein Formen von Körpern war unter diesen
Umständen nicht möglich.
Einen entscheidenden Schritt bedeutete die Entwicklung von
hochfrequenten Feldkäfigen auf der Basis von Mikroelektroden,
die mit den Technologien der Halbleiterherstellung produziert
wurden (T.SCHNELLE et al. Biochim.Biophys.Acta 1157, 127-140
(1993)). Sie dienten dem Fangen und der Manipulation von Zellen
und kleinsten Teilchen in Mikrokanal- und Reaktionssystemen und
basieren auf den makroskopischen Feldkäfigen, wie sie aus der
Elementarteilchenphysik bekannt sind (W.PAUL et al.,
Forschungsberichte des Wirtschaftsministeriums Nordrhein-
Westfalen, Nr. 145 und Nr. 450 (1958)). Es konnte auch gezeigt
werden, daß kleine Partikeln, wie z. B. Latexkugeln einer Größe
von einigen Mikrometern; z. B. 3.4 µm oder 9.9 µm) in freier
Lösung mittels negativ dielektrophoretischer Kräfte zu
Aggregaten gesammelt werden und daß diese je nach Ansteuerung
des Feldes eine andere Form annehmen (G.FUHR et al.
Biochim.Biophys.Acta 1108, 215-223 (1992)). Nach Abschalten des
Feldes zerfallen dieses Gebilde jedoch.
Gegenüber dem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, Mikropartikeln und/oder
Flüssigkeitstropfen in einer Umgebungslösung mittels
elektrischer Felder so zu sammeln und dauerhaft zu verformen.
Das wird mit der technischen Verfahrens lehre des Anspruchs 1
erreicht. Ebenso erreicht dies die Vorrichtung gemäß Anspruch 39
zur Durchführung des Verfahrens. In dem Verfahren und der
Vorrichtung könne Viren oder Makromoleküle verwendet werden
(Anspruch 21). Die Ausgangsprodukte finden vorteilhafte
Einsatzgebiete in den technischen Gebieten der Ansprüche 20, 22,
23. Auch können sie als Partikel für Filtersysteme, als Partikel
für chromatografische Trenntechnik verwendet werden.
Auch nach dem Abschalten des Feldes und Entnehmen aus dem
Feldkäfig behalten die mikrokraftgeformten Gebilde ihre Form
weitgehend bei und können ähnlich oder wie ein Festkörper
behandelt werden.
Die abhängigen Ansprüche ergänzen die abstrakten - von
Anspruch 1, 39 in tragenden Merkmalen umrissenen - Gedanken der
elektrisch steuerbaren Formung eines Partikelaggregates oder
einer Flüssigkeitsmenge mit Hilfe von dreidimensional
angeordneten Mikroelektroden und der chemischen und/oder
physikalischen Verfestigung des Gebildes unter Feldeinfluß.
Mittels im Mikrometer- oder Submikrometerbereich (unterhalb 1 µm)
3-dimensional angeordneten, einen mit einer Flüssigkeit
füllbaren Reaktionsraum umschließenden, jedoch diesen nicht
vollständig begrenzenden, Mikroelektroden, werden starke
elektrische Feldgradienten gebildet, die einen Feldkäfig bilden.
In diesem Feldkäfig lassen sich bei Applikation von
Signalfrequenzen im kHz- bis GHz-Bereich Mikropartikeln oder
Flüssigkeitstropfen einer zweiten oder mehrerer, mit der ersten
nicht oder nur teilweise mischbaren Flüssigkeit fangen und/oder
zu größeren Gebilden vereinigen. Die Teilchen oder Tropfen haben
eine niedrigere Leitfähigkeit und/oder relative Dielektrizitäts
konstante im Vergleich zum Umgebungsmedium. Sie werden dann von
den Elektroden auch bei Wechselstrombeschaltung abgestoßen
(negative Dielektrophorese) und sammeln sich in Feldminima, die
in der Regel in der freien Lösung liegen. Dort nehmen die
Partikelaggregate oder Tropfen je nach Amplitude, Frequenz und
Phasenlage der Wechselsignale, aber auch in Abhängigkeit von der
Geometrie und Lage der Elektroden steuerbare Formen an.
In Ausnahmefällen (extrem wenig leitfähige Flüssigkeiten) werden
niedrige Frequenzen bzw. Gleichstrom verwendet.
Erfindungsgemäß wird unter der Wirkung der Felder die
Aggregation sowie Vermehrung der Partikeln oder die Verfestigung
von Tropfen induziert, was auf chemischem Weg (z. B.
Polymerisation, Zwei- oder Mehrkomponentensysteme) oder
physikalischem Weg (z. B. Abkühlen, Kristallisation) erfolgen
kann. Da das gebildete Partikel keine Elektrode berührt, sondern
durch das Feld frei in der Umgebungslösung schwebend gehalten
wird, kann es nach Formung und Verfestigung leicht aus dem
Elektrodenraum entnommen werden.
Mit der Erfindung können entsprechende Partikeln auch im
Submikrometerbereich (kleiner 1 µm) geformt werden. Die Größe der
Teilchen hängt vor allem von der Ausführung (Geometrie,
Anordnung) der sie formenden Elektroden ab. Für entsprechend
kleine Teilchen müssen die Elektroden ebenfalls entsprechend
klein (im Submikrometerbereich) liegen. Die Elektroden können
allerdings um den Faktor 2 bis 10 größer sein als das zu
formende Teilchen. Sie können auch entsprechend beabstandet
sein. Je kleiner die Geometrie der Elektroden gewählt ist, desto
geringer ist die Gefahr von Elektrolyse oder
Elektrodenauflösung, so daß auch mit sehr leitfähigen
Umgebungslösungen (beispielsweise Saugerzellenkulturen)
gearbeitet werden kann. Vorteilhaft tritt hinzu, daß die
auftretende Wärme besser abgeführt werden kann.
Es wird damit möglich, lebende Zellen in hochleitfähigen Medien,
wie tierischen Zellkulturmedien, zu Homo- oder Hetero-Aggregaten
zu formen oder zu umhüllen.
Wenn mehrere Feldkäfigsysteme nebeneinander angeordnet
(aneinandergereiht) werden, lassen sich auch kompliziert
vernetzte und langgestreckte oder Filigran einen Raum
durchsetzende Teilchensysteme erzeugen (Anspruch 40).
Die Elektroden können mit Techniken der Halbleiterherstellung
erzeugt werden (Anspruch 11). Sie sind zumeist flach und auf
einen Träger elektroplatiert. Eine verwendbare Dicke ist 0,5 µm,
verwendbare Träger sind z. B. Quarzglas oder
Halbleitermaterialien. Der dreidimensionale Zusammenbau kann
durch Mikromanipulatoren erfolgen.
Stehen die Elektroden nur in einem kleinen Bereich mit der
Teilchensuspension (Umgebungslösung) in direktem Kontakt
(Anspruch 8), können hochleitfähige Lösungen/Suspensionen
verwendet werden (z. B. die physiologische Nährlösung DMEM).
Bei geringen Leitfähigkeiten der Lösung und bei größeren
Elektroden können diese auch ganz bedeckt sein (Anspruch 9).
Typische Abmessungen der Partikeln oder dispergierten Phasen
liegen in wenigstens zwei Dimensionen (Größenordnungen) von
Mikrometer- oder im Submikrometerbereich.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht die Partikelformung und eine mögliche
Anordnung von Elektroden 11. Im dargebotenen Beispiel sind die
Elektroden in drei Ebenen angeordnet. In der obersten Ebene
befindet sich die Elektrode 11f, darunter in einer
Quadrupolanordnung die Elektroden 11a, 11b, 11c und 11d und in der
unteren Ebene die Elektrode 11e. Die räumliche Anordnung der
Elektroden 11 bildet einen Reaktionsraum.
Die Elektroden 11e und 11f werden mit einer
Wechselspannung uz(t) beaufschlagt, an die Elektroden 11a
bis 11d wird ein rotierendes Feld (ux(t), uy(t)) angelegt.
Entweder über Zuführungskanäle oder seitlich zwischen die
Elektroden kann eine Flüssigkeit 13 (im folgenden
"Umgebungslösung" genannt) eingespült werden, in der sich kleine
Partikeln, Zellen oder Gasblasen oder Tröpfchen einer weiteren
flüssigen Phase suspendieren lassen. Durch geeignete Wahl der
Dielektrizitätskonstante und/oder der spezifischen Leitfähigkeit
der Partikeln 12 und der Umgebungslösung 13 kann erreicht
werden, daß abstoßende Polarisationskräfte auftreten (immer
dann, wenn die Leitfähigkeit oder die Dielektrizitätskonstante
der Partikeln bei einer gegebenen Frequenz kleiner als die der
Umgebungslösung ist). Die Teilchen oder Tropfen 12 werden dann
bei Feldstärken größer 1 kV/m in den Zentralteil des
Reaktionsvolumens 13 ("Reaktionsraum") fokussiert und je nach
Ansteuerungsart der Elektroden 11 zu einem nicht sphärischen
Körper 12 verformt, der diese Form bei Anlassen des Feldes auch
beibehält.
Hat der Körper die gewünschte Größe und Form erreicht, wird über
einen chemischen Vorgang (z. B. Photopolymerisation) oder
physikalischen Prozeß (z. B. Abkühlung) der geformte Körper
gehärtet und anschließend aus dem Reaktionsraum ausgespült.
Nachdem die Abmessungen der Elektroden 11 und ihr Abstand im
Mikrometer und vor allem auch Submikrometerbereich gewählt
werden, entstehen geformte Mikropartikeln 12 einer Größe in eben
diesem Bereich.
Fig. 2 veranschaulicht verschiedene Formen von Mikropartikeln,
wie sie in Feldkäfigen erzeugt werden können. Eine Spindel 21
entsteht, wenn 11f und 11e nur schwach angesteuert werden
(geringere Amplitude als an 11a bis 11d). Ein herzförmiges
Gebilde 22, ist z. B. erreichbar durch Amplitudenerhöhung an der
Elektrode 11b. Eine an den Flächen eingedellte Scheibe, ähnlich
der Form eines menschlichen Erythrocyten (rotes Blutkörperchen),
wird durch Erhöhung der Amplitude an 11e und 11f gegenüber 11a
bis 11d und geringerem ursprünglichem Materialeinsatz erhalten.
Ein Senken der Amplitude an 11e, 11f ergibt das in Fig. 1
gezeigte Partikel 12. Die jeweils besonders hervorgehobenen
Kräfte Fx, Fy, Fz sind entsprechend dem Koordinatensystem der
Fig. 1 eingezeichnet.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung von Elektrodenreihen 31a
bis 31h, 32a bis 32h, 33a bis 33h und 34a bis 34h in zwei
Ebenen 36, 37, die einen Kanal 39 begrenzen und in ihm
aneinandergereihte Oktupol-Feldkäfige bilden. Beide Ebenen 36,
37 haben einen Abstand, der der Spaltbreite der
Elektrodenreihen 31 und 32 entspricht. Ein Spacer 38 kann diesen
Abstand dauerhaft fixieren. Es handelt sich um eine Anordnung,
wie sie in der Technologie der Halbleiter-Hybridherstellung
Anwendung findet. In den Kanal 39 wird eine Umgebungslösung 39a
und eine Teilchenfraktion oder Phase 39b gegeben, die bei
ausreichender Materialzugabe wie in Fig. 2 angegeben verformt
und verknüpft werden kann. Während oder nach der Härtung läßt
sich das geformte Band 39b kontinuierlich oder diskontinuierlich
aus dem Kanal 39 entfernen.
Fig. 4 zeigt eine Oktupolanordnung 41, 42 mit jeweils vier
Elektroden in 2 Ebenen (41a bis 41d und 42a bis 42d). Diese
Anordnung läßt sich sehr leicht bis zu Submikrometergröße
(Breite, Höhe, Abstand) der Elektroden auf Siliziumwafern
herstellen. Es können alternierende oder rotierende Felder
angelegt werden bis zu Frequenzen im oberen MHz-Bereich. Analog
zu Fig. 1 werden Körper 43 im Reaktionsraum 44 geformt und
gehärtet.
Fig. 5 verdeutlicht als Sektorschnitt den Aufbau eines
geformten Körpers, bei dem zuerst der Innenkörper 51 gebildet
und verhärtet wurde (Kugel), danach mit anderer Ansteuerung eine
erste Umhüllung 52 und eine weitere Hülle mit wieder anderer
Geometrie 53. Diese Hülltechnik kann weiter fortgesetzt werden.
Anwendungsmöglichkeiten dieser Form liegen beispielsweise in der
Medikamentendosierung.
Fig. 6 zeigt eine Elektrodenanordnung 61 zum Formen eines
mikrotoroiden Partikels 62 im Reaktionsraum 63. Benötigt werden
die Elektroden 61a und 61b zum Formen des Ringes und die
Ringelektroden 61c und 61d zu dessen Stabilisierung. Die
Elektroden 61a bis 61d sind in vier parallelen Ebenen
angeordnet. Bei symmetrischem Torus 62 - der zu formen ist -
sind die Elektroden 61a, 61b in der Achse der
Ringelektroden 61c, 61d angeordnet und abhängig von der
Feldstärke und Frequenz an den Elektroden 61a, 61b ist der
Abstand oberhalb der Elektrode 61c und unterhalb der
Elektrode 61b gewählt.
Angesteuert wird mit Wechselspannungen.
Fig. 7 ist ein Schema, wie die Kräfte in den gezeigten
Oktupolkäfigen auf die zu formenden Partikel wirken. Dargestellt
ist die Mittelebene beispielsweise des Käfigs 11a, 11b, 11c, 11d
der Fig. 1; ebenso könnte es aber auch ein Schritt in eine
Ebene senkrecht zur Kanalerstreckung 39 der Fig. 3 sein. Die
Elektroden sind in Fig. 7 mit 71-74 bezeichnet, wobei der
schwarze Kern die eigentlichen Elektroden darstellt und sie
umgebend Linien gleicher Kraft (Feldlinien) den Verlauf und die
Richtung der auf das Partikel 75 wirkenden Kräfte
veranschaulicht. Das Partikel 75 ist hier als Partikelaggregat
gezeigt, das durch Zugabe weiterer Partikel 76 (an den
Sternenden) wächst und in konvexen Bereich (zwischen den
Sternenden) durch Krafteinwirkung geformt wird.
Die Kraftlinien schirmen die Elektroden 71-74 ab, so daß das
Parikelaggregat 75 die eigentliche (metallische) Elektrode nicht
berührt, also schwebend - von Kraftlinien gehalten - im Raum
bzw. der Umgebungsflüssigkeit gehalten wird.
Claims (42)
1. Verfahren zum Formen von Mikropartikeln aus Flüssigkeiten,
Gelen, Festkörpern oder Gasen, bei dem
- - einzelne oder in Gruppen ansteuerbare Elektroden (11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f; 31; 32, 33, 34; 42, 41; 61; 71, 72, 73, 74) mit einer Breite, Höhe und einem Abstand im Mikrometer und/oder Submikrometerbereich räumlich angeordnet sind;
- - die Elektroden einen mit einer Umgebungsflüssigkeit (13, 39a) füllbaren Reaktionsraum (39, 44, 63) bilden und mit variierenden elektrischen Spannungen beaufschlagt werden;
- - wobei sich in der Umgebungsflüssigkeit (13, 39a) kleine Partikeln (12, 21, 22, 23, 43, 62), Partikelaggregate (75) oder mindestens eine dispergierte Phase (39b) von typischen Abmessungen befinden, deren relative Dielektrizitäts- Konstante und/oder spezifische Leitfähigkeit bei gewählter elektrischer Ansteuerung geringer als die der Umgebungsflüssigkeit ist;
- - die von den Elektroden (11; 31-34; 41, 42; 61; 71-74) auf die Partikeln oder dispergierte Phase wirkenden Kräfte so eingestellt werden, daß die Partikeln/Phase(n) in der Umgebungsflüssigkeit "schwebend" in ihrer Form verändert und - insbesondere während der elektrischen Ansteuerung der Elektroden - vernetzt, gehärtet oder verfestigt oder zu Homo- bzw. Hetero-Aggregaten verbunden werden.
2. Formen von Mikropartikeln nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper mittels einer chemischen Reaktion verfestigt
wird, die insbesondere von außen über optische Anregung,
Zugabe von Substanzen oder Elektropolymerisation zeitlich
gesteuert wird.
3. Formen von Mikropartikeln nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Teilchen mittels einer physikalischen Veränderung,
wie Abkühlen oder Kristallisation, verfestigt wird.
4. Formen von Mikropartikeln nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei oder mehrere Tröpfchen verschiedener
Zusammensetzung in der Art eines Mehrkomponentensystems
miteinander reagieren und eine Verfestigung ergeben.
5. Formen von Mikropartikeln nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß gleichartige oder unterschiedliche Mikropartikeln in
geordneter oder ungeordneter Form im Kraftfeld zu Aggregaten
geformt werden und im Reaktionsraum fixiert werden.
6. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Partikeln in verschiedenen Feldkäfigen
nebeneinander gebildet werden und/oder durch Zugabe weiteren
Materials miteinander unter Feldeinfluß verbunden werden.
7. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß über die Elektroden (11; 31-34; 41, 42; 61; 71-74) ein
wanderndes, d. h. auch rotierendes elektrisches Feld
- insbesondere hochfrequente Felder im kHz-, MHz-,
GHz-Bereich - erzeugt werden.
8. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden nur partiell mit der Teilchensuspension
in (direktem) Kontakt stehen und der Restbereich der
Elektroden mit einer Isolierschicht bedeckt ist.
9. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden auch im Käfigbereich mit einer
(isolierenden) Schicht einer Dicke im Submikrometer- oder
Mikrometerbereich bedeckt sind, die es gestattet, das
elektrische Feld in die Suspension auszukoppeln.
10. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß einige oder alle Elektroden (11; 31-34; 41; 42; 61; 71-74)
durch elektronische Bauelemente, wie Transistoren oder
Dioden, ersetzt sind oder angesteuert werden.
11. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die 3-dimensionale Anordnung der Elektroden
(11; 31; 41; 61; 71), Zuführungskanal (39) und
Reaktionsraum (13, 44) mit den Technologien der
Halbleiterstrukturierung erzeugt werden.
12. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß nacheinander Material gleicher oder unterschiedlicher
Zusammensetzung in den Reaktionsraum (13, 44) gegeben und dem
bereits gebildeten und/oder verfestigten
Körper (21, 22, 23; 75) angefügt wird, bzw. diesen ein oder
mehrfach umhüllt (51, 52, 53).
13. Formen von Mikropartikeln nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils während oder nach der erneuten Materialzugabe
die Ansteuerung der Elektroden geändert wird und somit die
aufgebrachte Schicht eine andere Hüllform (52, 53) als der
Grundkörper (51) annimmt.
14. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den formbaren Grundkörper (51) Festkörper, Tropfen,
lebende Zellen oder gasgefüllte Hohlräume eingefügt werden
oder an seiner Oberfläche anhaften.
15. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der geformte Körper (12, 21-23; 39c, 39b) nur partiell,
insbesondere oberflächlich, verfestigt wird.
16. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß soviel Material zugegeben wird oder die Elektroden so
angesteuert werden, daß der geformte Körper (75, 76) aus dem
eigentlichen Reaktionsraum (13, 44), der von den vorderen
Bereichen der Elektroden (71-74) festgelegt wird,
herausragt.
17. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der geformte Körper (12) nicht vollständig im Feld der
Elektroden (11) verfestigt wird, um ihn über elastische
und/oder plastische Deformation aus dem
Reaktionsraum (13, 44) entfernen zu können, und außerhalb
weiteren Bearbeitungen und/oder Verfestigungen unterworfen
wird.
18. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gasblase durch Zugabe einer weiteren Phase umhüllt
und stabilisiert wird.
19. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
bei dem
- a) lebende, sich im Feldkäfig teilende und wachsende, immobilisierte oder tote Zellen zu Aggregaten über Oberflächenbindungen verbunden werden; oder
- b) lebende Zellen mit einer weiteren oder mehreren Phasen zu einem Aggregat verbunden oder umhüllt werden, wobei insbesondere die Umhüllung partiell sehr dünn, für kleinste Moleküle permeabel oder (sogar) durchbrochen ist.
20. Verwendung von (geformten) Mikropartikeln als Implantat in
Bioreaktoren, extrakorporalen Systemen oder als
pharmakologisches Depotpräparat.
21. Verwendung von Viren oder Makromolekülen zur
elektrodenbeeinflußten Formung von Aggregaten.
22. Verwendung von geformten Mikropartikeln als
pharmakologische Dosiersystem (komplette Mikrotablette oder
-pille oder Bestandteil davon).
23. Verwendung von - nach Anspruch 1 bis 19 geformten -
Mikropartikeln aus Flüssigkeiten, Gelen, Festkörpern oder
Gasen als Farben-Pigment.
24. Verfahren zum Formen von Mikropartikeln nach einem der
Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Formgebung in Umgebungslösungen erfolgt, die bei
Temperaturen unter 0°C und über 100°C flüssig sind.
25. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24, dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Umgebungslösungen über Mikrokanäle in den
Reaktionsraum (39, 44) und aus ihm heraus geführt werden.
26. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24, 25, dadurch gekennzeichnet,
daß Mikropartikel für Mikropartikel zu einer Kette (39a, 39c)
vorgebbarer Länge verbunden werden.
27. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mikropartikeln schalenförmig und/oder
kompartimentiert sind und/oder kleiner oder gleichgroß wie
Zellen des Blutes sind, deren Geometrie oder spezielle
Eigenschaften nachbilden und/oder in die Blutbahn, den
Verdauungstrakt oder ähnliches injiziert werden und/oder
sich dort nach Minuten bis Tagen auflösen oder eine
biologische Funktion übernehmen.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, 24 bis 27,
bei dem
die geformten Mikropartikeln asymmetrisch und/oder
durchbrochen gestaltet werden.
29. Verfahren zum Formen von Mikropartikeln nach einem der
Ansprüche 1 bis 19, 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet,
daß die geformten Partikeln durch einen oder mehrere
Feldimpulse, appliziert über zwei oder mehrere Elektroden
während oder nach der Härtung verformt und/oder dielektrisch
durchschlagen werden.
30. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Flüssigkeit verwendet wird, die sich erst im
Reaktionsraum entmischt und/oder in verschiedene Phasen
zerfällt.
31. Formen von Mikropartikeln aus Flüssigkeiten, Gelen,
Festkörpern oder Gasen nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Entmischung über die Elektroden induziert wird, z. B.
durch Ultraschall oder elektrische Felder.
32. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet,
daß zeitweise oder durchgängig bei erhöhtem oder
erniedrigtem Druck geformt wird.
33. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet,
daß ein geformter Körper durch Zugabe von Material, Abätzen
oder Ablatieren auf eine definierte Masse gebracht wird.
34. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet,
daß durch zusätzliche Kräfte, z. B. eine
Flüssigkeitsströmung, der Körper weiter deformiert wird.
35. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Formungs- und/oder des
Verfestigungsprozesses die Umgebungsflüssigkeit verändert
oder ausgetauscht wird.
36. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
daß geformte und weitere Partikeln über die
Elektrodenansteuerung orientiert, positioniert und in
vorgegebener Form aggregiert und verfestigt werden.
37. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 37, dadurch gekennzeichnet,
daß den Wechselsignalen zur Elektrodenansteuerung
Gleichspannungsanteile überlagert werden, und/oder sie
während der Formung und/oder Verfestigung zeitweise
abgeschaltet werden (Intervallsteuerung).
38. Formen von Mikropartikeln nach einem der Ansprüche 1
bis 19, 24 bis 37, dadurch gekennzeichnet,
daß das Teilchen von außen oder durch die
Elektrodenansteuerung zum Schwingen gebracht wird und in
diesem Zustand verfestigt wird.
39. Vorrichtung zum Formen von Mikropartikeln aus
Flüssigkeiten, Gelen, Festkörpern oder Gasen, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine langgestreckte Reaktionskammer (13, 39, 44, 63) zur
Erzeugung bandförmiger, auch gebogener, gewellter oder mit
Durchbrüchen versehener Mikrogebilde (39a, 39b), wobei
entlang der Reaktionskammer (39) eine Mehrzahl von
elektrisch aktivierbaren Elektroden-Mehrpolen
(31a, 32a, 33a, 34a) angeordnet sind, deren jeweilige
Elektroden in einer Ebene senkrecht zur langgestreckten
Kammer (39) angeordnet sind.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der
entlang der Erstreckung der Reaktionskammer (13, 39, 44, 63)
auf mindestens zwei Seiten davon
Elektrodengebilde (31, 32; 31, 33; 33, 34; 34, 32) im
Submikrometerbereich vorgesehen sind.
41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, bei der
jeder (aufgereihte) Elektroden-Mehrpol ein Quadrupol ist.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 41, bei der
mehr als zwei Elektroden-Mehrpole aneinandergereiht sind.
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