Optotransmitter-Umweltschutz-Technologie e. V. – OUT


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Geförderte Projekte: 18


Entwicklung eines Hochleistungs-UV-Strahlers(HL-UV-Strahler) für lichtinduzierte Reaktionen


Hochleistungs-UV-Strahler
Hochleistungs-UV-Strahler

Projektidee

  • Entwicklung und Bau von innovativen Lichtquellen auf LED-Basis für den UV-Bereich, die „makrostrukturiertes„, jedoch homogenes Bestrahlen ermöglichen (kompartimentierte Flächen, Mikrotiterplatten,…) mit hoher Homogenität von Kompartiment zu Kompartiment (well zu well) ermöglichen.
  • Belichtung und Funktionalisierung von Slides, Mikrotiterplatten und anderen planaren Formkörpern mit den neuen Lichtquellen.
  • Vergleich zu etablierten Lichtquellen auf Excimerbasis, die derzeit den aktuellen Stand der Technik repräsentieren.
  • Lichtquellen auf Excimerbasis besitzen nur bestimmte diskrete Emissionswellenlängen. LEDs dagegen sind mit nahezu jeder Emissionswellenlänge erhältlich. Dieser Vorteil soll bei der Anpassung auf den Reaktionstyp (Initiatortyp) ausgenutzt werden.
  • Verschiedene Photoreaktortypen (LED für kontinuierliche Belichtung = Typ 1; LED für Belichten von „Strukturen„ = Typ 2) sollen konzipiert, gebaut und erprobt werden. Es ist zu untersuchen, welcher Typ für bestimmte Applikationen geeignet ist.
  • Das anwendungsseitige Ziel ist die Verbesserung der Effizienz und Qualität verschiedener photochemisch induzierter Prozesse durch Einsatz der neuen Lichtquellen auf LED-Basis, wodurch sich neue Anwendungsbereiche erschließen lassen.
Wichtige Anwendungen der zu entwickelnden Lichtquellen sind photochemische Oberflächen-funktionalisierungen von Materialien, die in der Medizin, Diagnostik und im Bereich Life Science angewendet werden. Ein wesentlicher Reaktionstyp ist dabei die photochemisch initiierte Pfropfcopolymerisation, die ein nahezu degradationsfreies und gezieltes Funktionalisieren von Oberflächen erlaubt.

Kundennutzen

Die im Rahmen des Projektes entwickelten Strahlungsquellen eignen sich grundsätzlich für die folgenden Anwendungsgebiete:

  • Funktionalisierung von Polymer- und Glasoberflächen für Life-Science-Anwendungen.
  • UV-LED in Geräten, die einen UV-Licht induzierten Schritt realisieren (z. B. Photo-crosslinking oder punktförmiges, photochemisch induziertes Immobilisieren von Biomolekülen).
  • Lokale photochemisch induzierte Vernetzungen von Polymeren, z. B. bei contact printing oder spotting von Biomolekülen.
  • Photoreaktive Klebungen, insbesondere hochtransparente Glas-Glas oder Glas-Metall-Verbindungen sowie photochemische Lackhärtung.
  • „Kaltlichtsterilisation„.
Für den Einsatz von Polymer- und Glasmaterialien für Life Science Anwendungen (Diagnostik, biopharmazeutische Produktionsprozesse, Pharmascreening) ist die gezielte Einstellung der Oberflächeneigenschaften entscheidend. Die Gestaltung der Oberflächen für entsprechende Anwendungen (Microarray Slides, Mikrotiterplatten, Mikrofluidiksysteme, Membranen, Vliese, Formkörper) erfolgt daher häufig auf molekularer Ebene mit Hilfe photochemischer Verfahren. Durch die sehr geringe Größe der LED ist es möglich, diese Module in bereits existierende Geräte zu integrieren. Hier sind hauptsächlich Hersteller von Liquid handling Automaten und von Printern/Spottern zu nennen.

Ausblick

Zielkunden für die neuen Strahlungsquellen sind vor allem Hersteller der aufgelisteten Verbrauchsmaterialien (Applied Biosystems, Becton Dickinson, GE, Invitrogen, QIAGEN, Bio-Rad, Nunc), aber auch Hersteller von Diagnostika (Roche, Siemens Diagnostics, GE, Philips, Bio-Rad).

Ein weiterer großer Zielmarkt sind Klebstoff- und Lackhersteller, die an neuen, robusten Systemen zum schnellen Aushärten photoreaktiver Klebungen interessiert sind. Neben einer Vielzahl mittelständischer Unternehmen in diesem Sektor gehören dabei vor allem die führenden Lack- und Klebstoffhersteller (AkzoNobel, PPG, Henkel, Sherwin-Williams, DuPont, BASF, RPM, Valspar, Sika, 3M, HB Fuller …) zu den Zielkunden entsprechender Strahlungsquellen.

Die Schwierigkeit der Umsetzung des UV-LED-Strahler in einen Massenmarkt liegt darin begründet, dass es nicht ausreicht bestehende Leuchtensysteme durch LEDs zu ersetzen. Das Ziel sollte immer sein, die Gesamtheit LED + Strahler für das Ergebnis zu optimieren. Dadurch kann das im Projekt gewonnene Wissen des UV-Strahlers optimiert in die einzelnen Branchen überführt werden.
Für den OUT e.V. haben die gewonnen Ergebnisse neue Forschungsgebiete erschlossen, aus denen sich mögliche Kooperationsprojekte mit KMUs ergeben haben:

  • Kaltlichtsterilisation
  • verkleben im Forschungsgebiet der OLED
  • Reinigung von Krankenhausluftsystemen
  • Entkeimung von Frischwasseranlagen auf Kreuzfahrtschiffen
  • Sonnensimulatoren für die Solarindustrie
Dies sind nur ein paar mögliche Kooperationsprojekte bzw. Aufträge die mit dem erreichten Forschungsergebnissen angedacht werden.

Stand: 30.01.2013
Projektdaten aktualisiert: 02.12.2012

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