Unterstützung der Pandemiebekämpfung mit Nanomesstechnik

In Braun­schweig und Berlin kommt die Zeit aus Ato­m­uhren, erstreck­en sich Län­gen bis weit hinab in die Nanow­elt, forschen die Wis­senschaftler an grundle­gen­den Fra­gen zu den physikalis­chen Ein­heit­en, und die Mitar­beit­er in den Lab­o­ra­to­rien kalib­ri­eren Mess­geräte für höch­ste Genauigkeit­sansprüche. Damit gehört die Physikalisch-Tech­nis­che Bun­de­sanstalt zu den ersten Adressen in der inter­na­tionalen Welt der Metrolo­gie. Als das nationale Metrolo­gie­in­sti­tut Deutsch­lands ist die PTB ober­ste Instanz bei allen Fra­gen des richti­gen und zuver­läs­si­gen Messens. Sie ist tech­nis­che Ober­be­hörde des Bun­desmin­is­teri­ums für Wirtschaft und Energie (BMWi) und beschäftigt ins­ge­samt rund 1900 Mitarbeiter.
Die LUM GmbH ist ein führen­der inter­na­tionaler Anbi­eter für inno­v­a­tive Messtech­nik zur Par­tikelcharak­ter­isierung in Nano- und Mikrobere­ich, zur Dis­per­sion­s­analyse und für die Mate­ri­al­tes­tung mit Haupt­sitz in Berlin. Das Unternehmen hat eine Nieder­las­sung in Frankre­ich und drei Tochterun­ternehmen, in den USA, Chi­na und Japan. Die LUM GmbH ver­fügt über ein hochqual­i­fiziertes, inter­diszi­plinäres Team von 50 Mitar­beit­ern und besitzt jahrzehn­te­lange wis­senschaftliche und messtech­nis­che Exper­tise in der:
• Partikelcharakterisierung
• Analyse von Sus­pen­sio­nen und Emul­sio­nen inkl. der Stabilitätsbeurteilung
• Bes­tim­mung von Füge- und Schichtfestigkeiten
• Qual­ität­skon­trolle und Verfahrensoptimierungen.
Die LUM GmbH bietet kun­de­nori­en­tierte Prob­lem­lö­sun­gen, Pro­duk­ten­twick­lun­gen und Dien­stleis­tun­gen für nationale und inter­na­tionale Kun­den, welche in großen Industrie‑, Nahrungsmittel‑, Kosmetik‑, Phar­makonz­er­nen und zunehmend auch im akademis­chen Bere­ich tätig sind.
Die Nan­otech­nolo­gie hält Einzug in ver­schiedene Bere­iche des täglichen Lebens, da sich Teilchen im Größen­bere­ich unter­halb von 100 nm teils durch neue optis­che, elek­trische oder mag­netis­che Eigen­schaften ausze­ich­nen. Dies wird z.B. für Quan­ten­dots, Son­nen­cremes, funk­tionale Tin­ten oder auch in der Medi­zin aus­genutzt. Mit der Nutzung von Nan­oteilchen wächst die Her­aus­forderung ihrer Charak­ter­isierung in der Pro­duk­ten­twick­lung, Pro­duk­tion­squal­ität­skon­trolle und nicht zulet­zt auch für die Risikobe­w­er­tung der Pro­duk­te. Neben der Größenbes­tim­mung spielt hier die Erfas­sung der Anzahl der Nan­oteilchen eine entschei­dende und zunehmende Rolle. Als Meth­ode der Wahl gilt noch die Elek­tro­nen­mikroskopie, welche jedoch für die Abbil­dung der Teilchen ein Vaku­um voraus­set­zt und sehr zeitaufwendig ist.
In Zusam­me­nar­beit mit der PTB hat die LUM GmbH Im Rah­men eines vom BMWi unter­stützten Tech­nolo­gi­etrans­fer­pro­jek­ts für die mehrdi­men­sion­ale Charak­ter­isierung von Nan­oteilchen ein Analysemesssys­tem (LUMiS­poc®) entwick­elt und 2021 erst­mals ausgeliefert.
Der LUMiS­poc ist ein hochen­twick­eltes Einzel­par­tikel-Streulicht­pho­tome­ter, dass die Par­tikel­größen­verteilung und Par­tikelkonzen­tra­tion von Nano- und Mikropar­tikeln in Sus­pen­sio­nen und Emul­sio­nen mit ein­er beispiel­losen Auflö­sung und einem Dynamik­bere­ich von 40 nm bis zu 10 µm bes­timmt. Bis zu 10.000 Teilchen kön­nen pro Sekunde analysiert wer­den. Basierend auf der SPLS-Tech­nol­o­gy® (Sin­gle Par­ti­cle Light-Scat­ter­ing) misst das Messsys­tem die Inten­sität des Licht­es, dass von jedem einzel­nen Nano- und Mikropar­tikeln in ver­schiedene Rich­tun­gen gestreut wird, wenn diese nacheinan­der einen stark fokussierten Laser­strahl mit winzigem Quer­schnitt passieren. Die Par­tikel­tren­nung erfol­gt durch hydro­dy­namis­che Fokussierung des Proben­stroms. Der vol­u­menkalib­ri­erte Proben­fluss ermöglicht eine genaue Mes­sung der Partikelkonzentration.
Das Messsys­tem analysiert sehr bre­ite, über mehrere Größenord­nun­gen mul­ti­modale oder poly­dis­perse reale Par­tikel­sus­pen­sio­nen ohne jegliche Änderung von Hard­ware und ermit­telt kle­in­ste Größe­nun­ter­schiede bis in den Nanome­ter­bere­ich auch für sehr hohe Ausgangskonzentrationen.
Erste Geräte wur­den einem glob­alen Phar­makonz­ern in der EU für die Entwick­lung eines Coro­na-Impf­stoffes sowie ein­er namhaften nationalen akademis­chen Ein­rich­tung bere­its übergeben.