RUBENS Nr. 181 - 1. Okt. 2014
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Schwebende Laborproben

Danijel Borosa holt Weltraum-Technologie auf die Erde

Nicht jedes Unternehmen verfügt über die finanziellen Mittel, seine Proben und Wirkstoffe in der Schwerelosigkeit einer Weltraumkapsel erforschen zu lassen. Mit der Methode der akustischen Levitation können diese Bedingungen auf der Erde simuliert werden. Die Entwicklung von Dr. Ing. Danijel Borosa (Lehrstuhl für Feststoffverfahrenstechnik der RUB) ermöglicht Akustische Levitation erstmals auch bei hohen Druckverhältnissen. Ein Fortschritt, der unter anderem neue Möglichkeiten in der medizinischen Forschung eröffnet, da unter diesen Bedingungen Herstellung und Wirkungsweise von Medikamenten verbessert werden können.
Akustische Levitation kommt ursprünglich aus der Weltraumforschung und wird dort genutzt, um Proben (zum Beispiel einen Wassertropfen) in der Schwerelosigkeit festhalten zu können, wie mit einer berührungslosen Pinzette. Dabei werden mit einem Lautsprecher starke Ultraschallwellen erzeugt und reflektiert. Bei richtigem Abstand zwischen Lautsprecher und Reflektor, können im Raum dazwischen Proben zum Schweben gebracht werden. Im Feld der Ultraschallwellen kann auch auf der Erde die Gravitation überwunden werden; bis jetzt werden Proben auf der Erde häufig noch ohne Levitation an einer Pipette hängend oder auf einer Glasplatte liegend untersucht. Es ist jedoch unklar, inwieweit die Probe von dieser Berührung in ihrer natürlichen Struktur und Temperatur beeinflusst wird. Gerade in der medizinischen Forschung ist man daran interessiert, die Beschaffenheit eines Wirkstoffes frei von möglichen Einflüssen durch andere Materie zu untersuchen. Das Risiko der Kontamination mit anderen Stoffen kann so minimiert werden, die natürliche Struktur der Probe wird nicht verändert.
Aus medizinischer Forschung in den USA ist bekannt, dass sich die Kristallstruktur von Proben mit dem Druck, der sie umgibt, ändert. Bestimmte Formen medikamentöser Stoffe entstehen beispielsweise erst bei sehr hohem Druck. Durch die veränderte Kristallstruktur des Wirkstoffes kann sich die Aufnahme durch den Körper beschleunigen, wie es bei Schmerzmitteln erwünscht ist, oder die Struktur des Wirkstoffes ist so beschaffen, dass er über mehrere Stunden gleichmäßig vom Körper abgebaut wird, sodass eine Langzeitwirkung erzielt wird. Mit dem neu entwickelten Levitator von Dr. Ing. Borosa können nun endlich auch diese Kristallstrukturen mithilfe von Akustischer Levitation genau erforscht werden, die erst unter hohen Druck entstehen. Die Membran der Lautsprecher - welche die für die kontaktfreie Untersuchung nötigen Ultraschallwellen erzeugen -wird bei „BOROSA Acoustic Levitation“ nicht von Druckschwankungen beeinflusst. Mit diesem neuen Gerät können die Proben auch unter Hochdruck zum Schweben gebracht werden. Bis zu einem Druck von 200 bar ist das möglich, in vielen Bereichen der Forschung eröffnen sich dadurch neue Möglichkeiten.

Teure Forschung

Schon während der ehemalige RUB-Student an seiner Doktorarbeit schrieb, stieß das Konzept auf großes Interesse: Sein Start-up Unternehmen wird seit Juli 2014 mit einem EXIST-Gründerstipendium (vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi) finanziert und erhielt beim ruhr@venture Wettbewerb die Bronze-Medaille. „Das Stipendium ist eine große Hilfe, dadurch stehen mir an der RUB ein Büro, eine Werkstatt und ein Labor zur kostenlosen Verfügung, trotzdem ist der gesamte Forschungsprozess sehr teuer und ich bin froh über die Unterstützung von Familie und Freunden“ erklärt Danijel. Bis jetzt sieht alles erfolgsversprechend aus, es gibt erste Verkaufsgespräche mit interessierten Firmen und im Februar soll der Bau eines Levitator-Prototypen fertiggestellt werden.
Fragt man den Senkrechtstarter nach seinen Vorstellungen für die Zukunft, so lautet die Antwort: „Eine kleine Firma mir ein paar Mitarbeitern wäre schön, vielleicht mit Standort in Bochum oder im Ruhrgebiet. BOROSA Acoustic Levitation soll jedem zugänglich sein, also quasi NASA-Technologie anwenderfreundlich auf der Erde. Ich hoffe, dass sich die Forschung mit Akustischer Levitation gegenüber Untersuchungen auf Glasplatten oder an Pipetten durchsetzt und eine Ergebnisverzerrung durch die Berührung in Zukunft ausgeschlossen werden kann“. Potenzielle Kunden kommen aus den Forschungsgebieten der Chemie, Pharmazie, der Lebensmittelindustrie, den Geowissenschaften und anderen Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen. „So ein schwebender Diamant, im Schaufenster eines Juweliers auf der Düsseldorfer Königsallee, wäre bestimmt auch ein Hingucker, auch dieser Luxus wäre mit Akustischer Levitation umsetzbar“, sagt der junge Wissenschaftler schmunzelnd.
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Susanne Pavel; Foto: Borosa | Themenübersicht