Kurset har som målsætning at give dig en generel og bred introduktion til det multidisciplinære felt lab-on-a-chip teknologi. Denne del af den moderne mikro- og nanoteknologi tillader integration af elektriske, mekaniske, optiske, kemiske og biologiske komponenter i komplette laboratorier på mikrochips med indlejrede mikrofluide netværk, sensorer og aktuatorer. I løbet af kurset vil du erhverve dig den basale viden om de fysiske/kemiske/biologiske fænomener, teoretiske begreber og eksperimentelle teknikker, der ligger til grund for den seneste tids rivende udvikling af lab-on-a-chip mikrosystemer med anvendelser inden for f.eks. grundforskning, miljøkontrol, bioteknologi og medicinalindustri. Et andet sigte med kurset er at introducere dig til interdisciplinært samarbejde, idet kurset traditionelt følges af studerende fra mange studieretninger, typisk fysik, elektro, kemi, og bioteknologi.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
beskrive de grunlæggende principper i og visioner for lab-on-a-chip teknologi
anvende laminar strømningsteori til design af mikrofluide netværk
udlede, beregne og vurdere karakteristiske størrelser for lab-on-a-chip systemer
udvælge og planlægge fabrikationsmetoder for simple mikrofluide systemer
anvende laminar strømningsteori til design af mikrofluide separationssystemer
beskrive de grundlæggende principper for on-chip kemisk analyse og separation
designe et mikrofluidt system til optiske absorptionsmålinger
beskrive de grundlæggende principper for on-chip elektrokemiske og optiske sensorer
beskrive de grundlæggende principper for on-chip DNA-forstærkning (PCR) og DNA-analyse med DNA-microarrays
anvende ækvivalentkredsmodeller for kontrolleret opvarmning og nedkøling i lab-on-chip systemer
kommunikere på tværs af de mange fagområder indenfor lab-on-a-chip teknologi
Kursusindhold:
I kursets første del får du en introduktion af basale hydrodynamiske og kemiske fænomener, fundamentale teoretiske begreber og eksperimentelle teknikker inden for lab-on-a-chip teknologien. Vigtige emner er mikrofluide netværk (tryk, strømning, hydraulisk modstand, og ækvivalentdiagramteknik) og mikrofluide processer (diffusion, overfladespænding, kemisk separation, iontransport i elektrolytter, og mixing af kemiske opløsninger). I kursets anden del vil du lære hvorledes lab-on-a-chip systemer designes og fremstilles bl.a. ved brug af polymerbaseret hurtig prototypefremstilling. Endvidere behandles kemiske og optiske detektionssystemer, især flouroscensbaserede teknikker og integrerede bølgeledere. I kursets tredje og sidste del studerer du håndtering i mikrosystemer af biologiske emner specielt on-chip analyser af celler samt genetisk analyse på DNA-chip. I kursets regneøvelser tilegner du dig færdigheder i løsning af problemer baseret på faktiske eksperimentelle data, og du får et indblik i de forskellige anvendelser af lab-on-a-chip systemer, som DTU Nanotech udvikler for tiden i samarbejde med industrien og andre universitetsmiljøer.
Litteratur:
Microsystem Engineering of lab-on-a-chip devices, Editors: O. Geschke, H. Klank, and P. Telleman, Wiley-VCH (Weinheim 2008, anden oplag) samt supplerende forelæsningsnoter og opgavesamling.
