20.04.2021 - Twenty-One Semiconductors GmbH

Neuartige Lasertechnologie für die Biomedizin

Twenty-One Semiconductors schließt erfolgreich Seed-Finanzierungsrunde mit dem High-Tech Gründerfonds ab

Der Hightech Gründerfonds (HTGF) investiert im Rahmen einer ersten Finanzierungsrunde in das Start-Up Twenty-One Semiconductors (21S). Das Spin-off der Universität Stuttgart stellt Halbleiter-basierte Laserkristalle für biomedizinische Anwendungen her. Mit diesen Kristallen lassen sich Lasermodule im bislang nur schwer zugänglichen gelben Spektralbereich realisieren, wodurch der Informationsgehalt von Messungen an Zell- und Gewebeproben signifikant erhöht wird.

Die Nachfrage für Lasermodule mit Zentralwellenlängen im sichtbaren Spektralbereich wächst kontinuierlich und findet insbesondere in der Biomedizin breite Anwendung. In diesem Bereich werden hochspezialisierte Strahlquellen zur Analyse von Blut- und Gewebeproben eingesetzt, um die Wirksamkeit neuer Medikamente zu prüfen und effektivere Therapien gegen Zellkrankheiten zu entwickeln.

Dabei wird die Laserstrahlung dazu verwendet fluoreszierende Farbstoffmoleküle, welche sich mit Hilfe von Rezeptoren an bestimmte Zellbestandteile anheften, zum Leuchten anzuregen. Diesem charakteristischen Leuchten lassen sich Informationen über die Zusammensetzung der Zellprobe entnehmen. Indem man Lasermodule mit unterschiedlichen Wellenlängen d.h. Farben verwendet, ist es möglich, eine Vielzahl verschiedener Farbstoffe anzuregen und somit eine ganze Palette von Zelleigenschaften gleichzeitig zu untersuchen. Aus diesem Grund beherbergen moderne Analysegeräte bis zu acht Anregungslaser mit verschiedenen Emissionswellenlängen.

In roten und blauen Lasermodulen werden typischerweise Halbleiterdioden verbaut. Diese weisen eine hohe Effizienz auf, sind sehr kompakt und unkompliziert in der Handhabung. Im grünen und gelben Spektralbereich sind allerdings materialbedingt keine effizienten Laserdioden verfügbar, weshalb die meisten Laserhersteller dort auf Festkörperlaser zurückgreifen. Im Gegensatz zu den Halbleiterdioden sind diese Laser deutlich komplexer in ihrem Aufbau und erfordern die präzise Ausrichtung einer Vielzahl von optischen Komponenten sowie die exakte Temperaturstabilisierung des Systems. Dies macht sie sehr teuer und aufwändig in der Herstellung.

In den vergangenen zwei Jahren haben die Gründer von 21S basierend auf den umfangreichen Forschungsarbeiten des Instituts für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen an der Universität Stuttgart einen neuartigen Laserkristall entwickelt, mit welchem sich auf unkomplizierte Art und Weise sichtbare Laserstrahlung erzeugen lässt.

"Mit dem innovativen MEXL-Laserkonzept (MEmbrane eXternal-cavity Laser) ermöglichen wir Laserherstellern in Zukunft effizientere und kompaktere Lasermodule im grün-gelben Spektralbereich zu bauen", sagt Dr. Roman Bek, Gründer und CTO von 21S.

Mit dem Investment des HTGF plant das junge Unternehmen ein Portfolio von MEXL-Kristallen aufzubauen und so den Schritt vom Entwicklungsdienstleister zum produzierenden Unternehmen zu machen.

"Mit dem MEXL hat 21S ein neuartiges Design für technologisch überlegene, optisch gepumpte Halbleiterlaser-Module entwickelt. Damit lassen sich bei geringerer Komplexität leistungsstarke Laser mit nahezu beliebiger Ausgangswellenlänge und überragenden Strahleigenschaften herstellen. Aufgrund der erstmaligen Möglichkeit zur Massenproduzierbarkeit dieser Module, besitzt die Technologie enormes Potenzial für zahlreiche Anwendungen", sagt Dr. Gernot Berger, Investment Manager beim HTGF.

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