OLED in der Medizin Sensorchip vereinfacht langwierige Laboranalysen

Das Fraunhofer FEP hat eine Methode entwickelt, um OLED-Bauelemente für Lab-on-Chip-Anwendungen unter Einsatz UV-naher Elektrolumineszenz (EL) oder optisch moduliertem grünen Licht zur Stimulierung von Fluoreszenzmarkerfarbstoffen einzusetzen.

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Fraunhofer Institut für Mikro- elektronische Schaltungen & Systeme

MicroConsult Microelectronics Consulting & Training GmbH

ET System electronic GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Intelligente und portable medizinische Ausrüstung ist für die schnelle und einfache Point-of-Care- und Point-of-Use-Diagnostik unerlässlich. Lab-on-Chip-Anwendungen in tragbaren Geräten können im Notfall dazu beitragen, wertvolle Zeit für langwierige labormedizinische Analysen zu sparen. Die Kombination von submikrometerdicken lichtemittierenden Bauelementen und Photodetektoren mit abstimmbaren spektralen Eigenschaften könnte bei zukünftigen Sensorchips auf Basis organischer Elektronik eine Schlüsselrolle spielen.

Sensorplattform

Mobiles Diagnoselabor überwacht Patienten von zu Hause aus

Mit den Sensorchips lässt sich Fluoreszenz oder Phosphoreszenz in einem Marker ansteuern und erkennen. Sogar zeitaufgelöste Messungen sind möglich. Durch die gemeinsame Integration von OLED und organischen Photodioden in einem Chip werden kostengünstige persönliche Diagnostika außerhalb des Labors und direkt vor Ort möglich.

Zwei verschiedene OLED-Bauelementkonzepte

Das Fraunhofer FEP hat zwei verschiedene OLED-Bauelementkonzepte entwickelt: ein UV-nah emittierendes und ein im grünen Spektralbereich emittierendes Bauelement. Beide lassen sich in Sensoranwendungen integrieren.

Die beiden OLED-Entwicklungen eignen sich besonders für biomedizinische und biotechnische Sensorik in Lab-on-Chip-Anwendungen. Die ultraviolettnahe Emission einer OLED wird sowohl für bottom-, als auch top-emittierende Bauelementarchitekturen gezeigt. Weiterhin haben die Wissenschaftler eine grüne top-emittierende OLED mit einem optischen Dünnfilmfilter und Dünnschichtverkapselung kombiniert, sodass die Probensubstanz ganz nah an die Anregungsquelle herangebracht werden kann.

Die beiden Bauelemente sind sowohl für großflächige Anwendungen als auch zur Integration in Siliziumchips als Lichtquelle für die optische Anregung geeignet, um Fluoreszenz- oder Phosphoreszenz-Signale anzuregen und zu erkennen.

Dr. Michael Thomschke, Projektleiter am Fraunhofer FEP erklärt: „Diese Entwicklungen könnten in sehr kleine, ultradünne organische Bauelemente auf Glas, Folie oder opakem Silizium integriert werden. Diese Integration kann sehr kosteneffizient sein, da die entsprechenden Prozesse sowohl eine großflächige Herstellung als auch Bauelemente im Mikrometer-Bereich ermöglichen.“ Später könnten derartige Bauelemente um Mikrofluidik-Elemente oder externe Optik erweitert werden, um für eine bestimmte Anwendung einsetzbar zu sein.

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