Piezoelektrisch angetriebene Mikropumpen haben in der Medizin ein riesiges Potenzial: Sie können bei Krebs- und Schmerztherapien oder Diabetes Medikamente mit Langzeitdepot exakt dosieren. Und sie erlauben es, Flüssigkeiten für dreidimensionales Bioprinting oder Organ-on-a-Chip-Anwendungen (als potenziellen Ersatz für Tierversuche) effizienter zu transportieren. Trotz aller Vorteile der fünf Quadratmillimeter kleinen, energieeffizienten und flexibel adaptierbaren Pumpen gibt es bisher noch keine medizinische Lösung am Markt. Dem ging Dr. Agnes Bußmann in ihrer Dissertation nach. Ihre Erkenntnis: Zum einen fehlten Untersuchungen mit Medikamenten oder biologischen Flüssigkeiten, die Proteine oder Zellen enthalten, um die Anwendbarkeit für praktische Produkte nachzuweisen. Zum anderen ist die Entwicklung und Zulassung neuer medizinischer Geräte so kosten- und zeitintensiv, dass Unternehmen bestehende Produkte oft nur geringfügig verändern, statt neue Technologien einzusetzen.

Schnellere Markteinführung von medizinischen Mikropumpen

Sie verknüpfte Fachwissen aus Materialwissenschaft, Ingenieurswesen, Elektrotechnik, Physik, Chemie, und Medizin, um gemeinsam mit ihrer Kollegin Dr. Claudia Durasiewicz eine technologische Plattform zu entwickeln, auf der sich einzelne mikrofluidische Komponenten in verschiedenen Dosiereinheiten flexibel kombinieren lassen. Dieser Ansatz erlaubt es, unterschiedliche medizinische Anwendungen einfacher zu erproben und die initialen Kosten für technische Entwicklung und Zulassung auf mehrere Produkte zu verteilen. Damit erhöht sich die Wirtschaftlichkeit und medizinische Mikropumpen können schneller auf den Markt kommen.

Darüber hinaus entwickelte Agnes Bußmann metall- und siliziumbasierte Mikropumpen so weiter, dass sie einen maximalen Durchfluss ermöglichen und biologische Flüssigkeiten weder durch den Pumpprozess Schaden nehmen noch die Pumpen verkleben. Damit konnte die Forscherin das theoretische Potenzial der Mikropumpen auch praktisch und wirtschaftlich untermauern. »Dabei war das Fraunhofer-Konzept mit der engen Industrieanbindung und interdisziplinären Anwendungsorientierung von großem Vorteil«, betont sie. Und so arbeitet sie heute bei Fraunhofer in Kooperation mit Industriepartnern bereits daran, ihre Forschungsergebnisse auf eine Produktionsumgebung zu übertragen.

Neugebauer: Wertvoller Beitrag zu Exzellenz und Originalität unserer Forschung

Die Preisverleihung fand am gestrigen Abend, 21. März, im Rahmen des Fraunhofer Netzwert-Symposiums statt. Roland Weigert, Staatssekretär im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) überreichte die Auszeichnungen und zeigte sich dabei beeindruckt von den „visionären Ideen“ der prämierten Forscherinnen und Forscher. Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer würdigte in seiner Laudatio den »wertvollen Beitrag zur Exzellenz und Originalität unserer Forschung«. Neben Bußmann wurden Dr. Chiara Lindner vom Fraunhofer IPM sowie Dr. Robert Klas vom Fraunhofer IOF mit dem Preis geehrt.