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Lexikon der Biologie: Mikroreaktoren

Mikroreaktoren [von *mikro- ], Mikrostrukturreaktoren, wenige μm bis cm große, dreidimensionale Strukturen, in denen chemische Reaktionen durchgeführt werden können. Als Reaktorwerkstoff werden neben den üblichen Werkstoffen des Chemiemaschinenbaus meist Metalle (Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Legierungen), Glas, Keramiken, Silicium oder Polymere eingesetzt. In die aus Folien, Bändern oder dünnen Plättchen bestehenden Ausgangsformen werden durch mikrosystemtechnische-Verfahren (Mikrosystemtechnik) wie Naß/Trocken-Ätzen, LIGA-Technik (Lithographie-Galvanoformung-Abformung), Photolithographie oder mikromechanische Verfahren Kanäle eingearbeitet, die als Reaktionsräume dienen. Soll der Reaktor katalytisch wirken, wird die Kanaloberfläche mit einem Katalysator beschichtet. Mehrere dieser Reaktionsebenen – mit teils unterschiedlicher Funktion – bilden zusammengefügt eine Reaktoreinheit. Aus den geringen Abmessungen ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber konventionellen Reaktoren: geringe Stoffmassen, bessere Wärmezu- und –abfuhr, kurze Wege und Verweilzeiten, kaum Einschränkungen durch Stoff- und Wärmetransport, laminare Strömungen, diffusionskontrollierte Reaktionen. Dadurch eignen sich Mikroreaktoren insbesondere für stark exotherme/endotherme und schnelle Reaktionen, selektivitätskritische Reaktionen, explosive Gemische und Gefahrstoffe und mobile Anwendungen, z.B in Brennstoffzellen-Autos. Als Grundbausteine für sog. Mikro-Totalanalyse-Systeme (μTAS) oder andere Lab-on-a-chip Technologien könnten Mikroreaktoren die Analytik und das Wirkstoff-Screening in Biomedizin und Biotechnologie in naher Zukunft revolutionieren. Bereits heute können mit diesen Miniatur-Laboratorien DNA-Sequenzierungen, Serumanalysen (Serumelektrophorese, Serumproteine) oder PCR-Reaktionen (Polymerase-Kettenreaktion) in geringsten (μl) Volumina mit extrem hohen Durchsatzraten durchgeführt werden.

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