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
nanoteknologi, fysik, kemi, og medicin & teknologi.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Forklare de grundlæggende principper for og give eksempler på
anvendelser af 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
Klassificere principper for on-chip kemisk analyse og
separation
Beskrive de grundlæggende principper for on-chip elektrokemiske
og optiske sensorer
Forklare procestrin i on-chip DNA-forstærkning (PCR)
Designe et mikrofluidt system til kemisk analyse
Designe et mikrofluidt system til celledyrkning
Kursusindhold:
I kursets første del får du en introduktion til 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 processer
relevante for mikrofluide systemer (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 fluoroscensbaserede
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.
Litteraturhenvisninger:
Microsystem Engineering of lab-on-a-chip devices, Editors: O.
Geschke, H. Klank, and P. Telleman, Wiley-VCH (Weinheim 2008,
second edition) samt supplerende forelæsningsnoter og
opgavesamling.
