Mikrorendszerek

Home Kutatás Mikrorendszerek

Mikrorendszerek Laboratórium

Mikrorendszerek Laboratórium

Laborvezető: Dr. Fürjes Péter furjes@mfa.kfki.hu, 392-2222/3887 furjes @ mfa.kfki.hu)

Weboldal: www.biomems.hu, www.mems.hu

A Stratégiai Kutatási Infrastruktúra hozzáférési szabályzata

 

A Mikrorendszerek Laboratóriumban folyó kutatások célja szilícium mikro- és nanotechnológiai eljárásokkal megvalósítható szenzor-rendszerek fejlesztése, ami magában foglalja a szenzorelvek, a technológiai lehetőségek és anyagrendszerek kutatását és fejlesztését. Laboratóriumunk infrastruktúráját tekintve egyedülálló hazai viszonylatban, az összetett technológiai sor fenntartása mellett erőfeszítéseket teszünk a hiányzó technológiai lépések eszközeinek (pl. PECVD, Cl alapú DRIE) beszerzésére is. Ipari partnerekkel együttműködve veszünk részt orvostechnikai és környezet analitikai kutatási / fejlesztési projektekben, ami lehetővé teszi a magasabb technológiai készültségi szintek elérését is (TRL2 → TRL6). Az eredmények közvetlenül bekerülnek a felsőfokú oktatásba, előadásokon, TDK, diploma és PhD munkákon keresztül.

A gyógyászat, a farmakológia és az elektronika határterületén fejlődő innovatív technológiák hatalmas előrelépést jelentenek az ipar és a társadalom számára is a jobb, hatékonyabb és megfizethetőbb egészségügy irányába. A mikro- és nanoelektromechanikai (MEMS, NEMS) rendszerek alkalmazása lehetővé teszi az analitikai rendszerek miniatürizálását, illetve különböző érzékelési, kiolvasási, beavatkozási, illetve mintapreparációs funkciók integrálását is. Laboratóriumunk ezekre a területekre fókuszál:

  1. Lab-on-a-Chip (LoC), mikrofluidika és Point-of-Care (betegágy melletti) diagnosztikai eszközök fejlesztése:
  2. A 77 Elektronika Kft.-vel együttműködve szív- és érrendszeri megbetegedések vér markereinek nagy pontosságú kimatatását lehetővé tevő autonóm mikrofluidika alapú platformot fejlesztünk. 2022-ben a mikrofluidikai layout egyes célmolekulákra történő optimalizálása a legfontosabb feladat. A polimer kazetta gyártástervezése is elkezdődött (Z-Microsystems GmbH), remélhetőleg 2022-ben eljuthatunk a validációs fázisba.
  3. A 2021-ben befejeződött RUBA projekt folytatásaként szintén a 77 Elektronika Kft.-vel közösen képfeldolgozó algoritmuson alapuló sejtvizsgálati platform fejlesztésében veszünk részt. A laboratórium a mikrofluidikai küvetta tervezését és gyártását végzi.
  • A „Humán Reprodukciós Nemzeti Laboratórium” kutatási tevékenységébe bekapcsolódva extracelluláris vezikulák célzott csapdázását, és DNS tartalmuk feltárását segítő speciális mikrofluidikai megoldás fejlesztésével foglalkozunk.
  1. Digitális mikrofluidikai rendszert fejlesztünk sejtvizsgálati célokra, amely a későbbiekben optikai számlálási – esetleg citometriai – funkcióval is kiegészíthető. Vizsgáljuk a mikro- és nanofluidikai szerkezetekben lejátszódó transzportfolyamatokat.
  2. Organ-on-Chip eszközök fejlesztése mesterséges sejtpopulációk kontrolált fenntartására, amivel betegségmechanizmusok vizsgálatát, a gyógyszeripari hatóanyagok fejlesztését és (akár személyre szabott) tesztelését célzó in-vivo feladatok végrehajtása lehetséges.
  3. PhD téma keretében olyan alkalmazás-specifikus mikrofluidikai rendszer fejlesztését végezzük, amely alkalmas sejtpopuláció lokalizált fenntartására és kémiai hatóanyaggal történő kezelésére, valamint élettani viselkedésük folyamatos monitorozására. Távlati célunk baktériumok antibiotikum rezisztencia vizsgálatainak felgyorsítása.
  4. PhD téma keretében – az ELKH TTK kutatóközpont és az Óbudai Egyetem kutatóival együttműködve – vizsgáljuk kemoterápiás hatóanyagok betegágy melletti kimutatásának lehetőségeit, személyre szabott, tervezett gyógyszerterápia támogatását célozva.
  5. MEMS, BioMEMS; Si alapú érzékelő eszközök fejlesztése, elektro-mechanikai integrációja speciális orvosi feladatokra:
  6. Korábbi eredményeinket (FP7 INCITE, H2020 POSITION-II projektek) felhasználva specifikus (miniatűr) erőmérő eszközöket fejlesztünk és integrálunk orvostechnikai eszközökbe („okos laparoszkóp és sebészeti robot, katéter), segítve a digitális átalakulást a gyógyászati technológiákban is – nemzetközi partnerekkel (Philips Research, Osypka, FRK) együttműködve. Az Uzsoki Utcai Kórház Sebészeti-onkosebészeti ambulanciájával közösen szövetmechanikai vizsgálatokra alkalmas mérőműszert fejlesztünk.
  7. Laborunkban fejlesztett technológiákon alapuló elektrofiziológiás elektróda rendszerek (multimodális Si optród, illetve polimer alapú agyfelszíni szerkezetek) kialakításával támogatjuk a hazai idegtudományi kutatásokat.
  • Specifikus mechanikai és kémiai érzékelő funkciókat integráló „okos” sebkötöző rendszerek kialakítását célozva fejlesztünk flexibilis polimer alapú erőmérő, illetve miniatürizált elektrokémiai pH érzékelő szerkezeteket.
  1. Optikai (Raman, közeli infravörös és fluoreszcens) spektroszkópia, kalorimetrikus érzékelők molekulák koncentrációjának kimutatására:
  2. A Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatóival együttműködve hierarchikus nanostruktúrákon lejátszódó felületerősített Raman-spektroszkópia (SERS) alapú bioérzékelési elv fejlesztésén dolgozunk orvosdiagnosztikai megoldásokhoz.
  3. A meglévő infravörös LED fejlesztésen és gyártáson túlmutató, spektroszkópiai alkalmazásokat célzó kutatásunk (H2020 Moore4Medical projekt) wellplate-be integrálható optikai mérőműszer fejlesztését célozza, amely alkalmazásával követhető az kísérleti körülmények között fenntartott szövetek metabolizmusa, egyszerűsíthetők az élelmiszeripari és környezetvédelmi elemzések (Philips Research, PhotonicInsight GmbH, Fraunhofer GmbH).
  • A fejlesztett mikroméretű, hőmérsékletstabilizált fűtőtest technológián alapuló nagy érzékenységű gázdetektálására alkalmas eszközök integrációs és gyártás-előkészítési szakaszba értek. 2022 folyamán befejezzük nanoszemcsés katalizátorokkal készített eszközök hosszú távú élettartam-vizsgálatait és véglegesítjük a Pt, illetve a kristályos Si fűtőszálas eszközök teljes gyártástechnológiáját. Célunk egy olyan olcsó eszköz kifejlesztése, amelyik a metán ppm szintű érzékelésére alkalmas.

A tervezett alkalmazások kis darabszámú, nagy hozzáadott értékkel rendelkező eszközök fejlesztését igénylik, a vázolt stratégia illeszkedik mind az európai, mind a hazai Nemzeti Intelligens Szakosodási Stratégia (S3 – National Smart Specialisation Strategy) irányelveibe.

 

Az utóbbi 5 év 10 legfontosabb publikációi:

  • Bíró Ferenc, Deák András, Dücső Csaba, Hajnal Zoltán, Egyenletes felületi hőmérsékletet biztosító mikro-fűtőtest, használati mintaoltalom, ügyszám: U2000150, 2020, Magyarország
  • Rigó, M. Veres, Zs. Pápa, L. Himics, R. Öcsi, O.Hakkel, P.Fürjes, Plasmonic enhancement in gold coated inverse pyramid substrates with entrapped gold nanoparticles, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 253 107128, 2020 (IF: 3.047)
  • Radó J., Dücső Cs., Szebényi G., Z. Nawrat, Fürjes P., Erővisszajelzés és mesterséges tapintás a Minimálisan Invazív Sebészetben – okos laparoszkópok és sebészeti robotok, Fizikia Szemle 2020/4 134-140, 2020
  • Rigó, M. Veres, T. Váczi, E. Holczer, O. Hakkel, A. Deák, P. Fürjes, Preparation and Characterization of Perforated SERS Active Array for Particle Trapping and Sensitive Molecular Analysis, BIOSENSORS 9:3 Paper:93, 9p., 2019 (IF: 3.57)
  • Radó, Cs. Dücső, P. Földesy, G. Szebényi, Z. Nawrat, K. Rohr, P. Fürjes, 3D force sensors for laparoscopic surgery tool, Microsystem Technologies vol 24 1, pp 519–525, 2017 (IF: 0.98)
  • Holczer, P. Fürjes, Effects of embedded surfactants on the surface properties of PDMS; applicability for autonomous microfluidic systems, Microfluidics and Nanofluidics 21: 81, 2017 (IF: 2.537)
  • É. Sautner, K. Papp, E. Holczer, E. L. Tóth, R. Ungai-Salánki, B. Szabó, P. Fürjes, J. Prechl, Detection of red blood cell surface antigens by probe-triggered cell collision and flow retardation in an autonomous microfluidic system, Scientific Reports 7, Article number: 1008, 2017 (IF: 5.525)
  • Papp, E. Holczer, Cs. Kecse-Nagy, Z. Szittner, V. Lóránd, P. Rovero, J. Prechl, P. Fürjes, Multiplex determination of antigen specific antibodies with cell binding capability in a self-driven microfluidic system, Sensors and Actuators B 238 pp 1092-1097, 2017 (IF: 4.758)
  • Nawrat, Ł. Mucha, K. Rohr, K. Lis, K. Lehrich, D. Krawczyk, P. Földesy, J. Radó, Cs. Dücső, H. Sántha, G. Szebényi, P. Fürjes, Robin Heart INCITE – application of haptic feedback to surgical telemanipulator, Medical Robotics Reports, vol 5, pp 36-44, 2016
  • Szabó , A. Borbíró , P. Fürjes, Lab-on-a-chip rendszerek a betegágy melletti diagnosztikában, Orvosi Hetilap 156, 52, pp. 2096-2102, 2015 (IF: 0,291)