Sporen mit pFiF
Sporen mit pFiF
Laufzeit: 1.2020 – 12.2021
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Prof. Dr. Johannes Kabisch | FB 10, Computer-gestützte Synthetische Biologie
Dr.-Ing. Dieter Spiehl | FB 16, Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren
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Projektbeschreibung:
Produkte werden zum Schutz vor Fälschungen mit Sicherheitsmerkmalen gekennzeichnet. Die DNA, der Informationsträger des Lebens, wird derzeit als technisches Informationsmolekül mit großem Potenzial in Bezug auf Informationsdichte und Verschlüsselung erforscht. Die meisten Arbeiten untersuchen, wie binäre Daten in der DNA kodiert und wieder ausgelesen werden können. Dabei werden die DNA und darin gespeicherten Informationen kaum als Identifikationsmerkmal für den Fälschungsschutz genutzt. Wir untersuchen DNA in verschiedenen Druckverfahren auf ihre Eignung als fälschungssicheres und identifizierendes Merkmal. DNA ist jedoch empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, weshalb wir freie DNA mit Sporen des Bakteriums Bacillus subtilis als natürliche DNA-Schutzhülle und kostengünstige Möglichkeit zur Massenproduktion vergleichen. Um beide DNA-Arten in Produkte zu integrieren verwenden wir konventionelle Druckverfahren sowie additive Fertigungsverfahren. Wir untersuchen die Belastungen auf die Sporen, leiten geeignete Drucktechniken ab und bewerten die praktische Anwendung durch Verarbeitung, Extraktion und anschließendem Nachweis mittels PCR. Die Belastungen werden in vier Gruppen unterschieden – Lösungsmittel, UV-Bestrahlung, Temperatur und Scherbeanspruchung – wobei sich ein signifikanter Vorteil der in Sporen geschützten DNA nur für einzelne Lösemittel ergibt. Deutlicher wird der Vorteil bei kombinierten Belastungen, wie sie im tatsächlichen Druckprozess auftreten. Daher testen wir zwei beispielhafte und sich ergänzende Verfahren, den Tiefdruck als 2D- und die maskierte Stereolithographie als 3D-Druckverfahren. Durch die Kombination selbst geringer Belastungen im Tiefdruck mit wasserbasierten Druckfarben ist es unmöglich, freie DNA mittels PCR nachzuweisen, während dies mit in Sporen geschützter DNA möglich ist. Zusätzlich wird eine lösungsmittelbasierte Tiefdruckfarbe getestet und mittels 3D-Druck ein massives Teil aus UV-härtbarem Harz hergestellt. Bei allen drei Beispielen wird die Extraktion einer Probe und anschließend der Nachweis der DNA aus den Sporen realisiert. Somit konnten wir zeigen, dass die Herstellung eines robusten DNA-basierten Fälschungsschutzes und die Produktintegration mit industriellen 2D- und 3D-Druckverfahren möglich ist.
