Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Plattform zur individuellen Ansteuerung einer Vielzahl thermisch aktivierter Mikroventile und aktoren, auf Grundlage eines Phasenüberganges, zum Einsatz in der Mikrofluidik entwickelt. Ventile dienen dazu den Fluidstrom in komplexen mikrofluidischen Systemen, aus Einsatzgebieten wie der Biologie, Chemie oder Biotechnologie, zu manipulieren. Mit steigender Komplexität der Mikrosysteme steigt auch die Anzahl der benötigten, individuell steuerbaren Mikroventile.

Röntgenstrahlung wird in vielen Forschungsbereichen als Analysewerkzeug eingesetzt. Durch die Verwendung abbildender Linsen kann in der Röntgenvollfeldmikroskopie unabhängig von den Quelleigenschaften eine hohe Auflösung erreicht werden. Mit einer Objektivlinse mit 100 mm Brennweite kann bei 30 keV eine theoretische Auflösung von 60 nm erreicht werden. In Experimenten ist bei 17,4 keV und 30 keV bereits eine Auflösung von 200 nm über ein Bildfeld von 80 µm × 80 µm nachgewiesen worden.

In dieser Arbeit wurde ein Mikroreaktionssystem entwickelt, welches mittels des Transports von Magnetpartikeln durch verschiedene Reaktionskammern eine Reaktion auf der Partikeloberfläche ermöglicht. Die Reaktionskammern werden hierbei durch ein Zweiphasensystem voneinander abgetrennt, welches die Diffusion der Zielmoleküle verhindert und gleichzeitig einen ungehinderten Transport der Magnetpartikel von einer Reaktionskammer zur nächsten ermöglicht. Das System wurde aufgebaut und charakterisiert.

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines industrietauglichen Verfahrens, mit dem Ziel endkonturnahe, vereinzelte Mikrobauteile auf Basis der LIGA-Technik herzustellen. Diese Mikrobauteile sollen dazu beitragen neue innovative Ideen in erfolgreiche Produkte umzusetzen und auf dem Markt zu platzieren.

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung integriert optischer Polymersensoren. Dazu wurden, auch durch Massenfertigungstechnologien, verschiedene Integrationskonzepte umgesetzt. Ein Schwerpunkt lag auf der Integration photonischer Kristallschichten mit Kanälen in Teflon und Polymethylmethacrylat. Zudem wurde die Geometrieoptimierung photonischer Kristallschichtkavitäten diskutiert. Hier wurde ein genetischer Algorithmus entwickelt, der eine bisher unbekannte Kavitätengeometrie liefert.

Aus Kostengründen sind Brailledisplays, die Sehgeschädigte zur Darstellung digitaler Daten für den Tastsinn nutzen, meist auf einzelne Textzeilen beschränkt. Unter Verwendung kostengünstiger, mikrofluidischer Aktoren lassen sich jedoch großflächige, grafikfähige Brailledisplays herstellen. Funktionsweise und Herstellung der Komponenten eines solchen Displays sowie die Ergebnisse einer Nutzerumfrage zu den Anforderungen an großflächige Brailledisplays werden innerhalb der Arbeit beschrieben.

This work presents approaches to extend limits of scanning probe microscopy techniques towards more versatile instruments using integrated sensor concepts. For structural surface analysis, magnetoresistive sensing is introduced and thermoresistive sensing is applied to study nanoscale phonon transport in chain-like molecules. Investigating with these techniques the properties of shape memory polymers, a fabrication method to design application-inspired micro- and nanostructures is introduced.

Für die Untersuchung des hämatogenen Metastasierungsprozesses wurde ein mikrofluidischer Zweikammer-Chip aus Polycarbonat (PC) entwickelt, der als künstliches Blutgefäß für die mikroskopische Untersuchung von Adhäsions- und Migrationsvorgängen von Tumorzellen (Melanomzellen) auf humanen Endothelzellen unter Flussbedingungen angewandt wurde. Zusätzlich wurde die endotheliale Barrierefunktion mittels Electric Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS) detektiert und quantifiziert.

In dieser Arbeit wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung von hochdichten Peptidarrays entwickelt. Dabei werden Laser verwendet um spezielle Mikropartikel mit Aminosäuren zu strukturieren. Entweder werden die Partikel erhitzt und angeschmolzen (Combinatorial Laser Fusing) oder durch eine Stoßwelle auf ein anderes Substrat übertragen (Combinatorial Laser Transfer). So entstehen Arrays mit bis zu 1 Mio. Spots pro cm², während die Anzahl der chemischen Kupplungsschritte minimal bleibt.

Die am häufigsten verwendete elektrophysiologische Standard-Messtechnik ist die sog. Patch-Clamp-Technik. Zwar kann durch diese Messtechnik die präzise Untersuchung der durch Ionenkanäle stattfindenden Kommunikationsmechanismen ermöglicht werden, aber sie hat einige unerwünschte Nachteile wie z.B. die lokale Zerstörung der Plasmamembran, eine geringe Erfolgsquote und eine aufwendige Versuchsdurchführung. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine neue nicht-invasive mikrofluidische Plattform für die elektrophysiologische Forschung (NIMEP) im Hinblick auf die Aktivität der Ionenkanäle entwickelt. Dieser neuartige Ansatz beruht auf der nicht-invasiven Messung des Summenstroms über die Zellmembran und bietet eine Automatisierungsmöglichkeit für die Untersuchung der einzelnen Zellen. Außerdem kann man eine mit dieser Plattform untersuchte Zelle für andere Anwendungen weiter verwenden, da die Zelle vor und nach der Untersuchung im intakten Zustand bleibt.