Anti-vervalsing fluorescerende marker ontwikkeld

Een team van onderzoekers van het Max Planck Institute of Colloids and Interfaces (MPICI) heeft een methode ontwikkeld die het in de toekomst moeilijker kan maken om producten te vervalsen. De nieuwe en gepatenteerde methode maakt het mogelijk om snel, milieuvriendelijk en tegen lage kosten unieke, niet-kopieerbare fluorescerende patronen te produceren.

Vervalsing van elektronica, certificaten of medicijnen veroorzaakt jaarlijks wereldwijd miljarden dollars aan economische verliezen. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) schat dat namaakgeneesmiddelen goed zijn voor 73 miljard euro aan jaarlijkse omzet. Volgens de WHO wordt 50% van de namaakgeneesmiddelen verkregen via ongeautoriseerde online postorderbedrijven. Om dit tegen te gaan, worden medicijnverpakkingen sinds 2019 in de hele EU gemarkeerd met veiligheidskenmerken. De huidige materialen voor het opsporen van vervalsingen, zoals die worden gebruikt in fluorescerende hologrammen, bevatten doorgaans giftige anorganische componenten. Bovendien kunnen de meeste van deze technieken binnen 18 maanden na het decoderen van de fluorescerende verbinding worden gekopieerd.

Het team onder leiding van Dr. Felix Löffler van de afdeling Biomoleculaire Systemen heeft een geheel nieuwe benadering van niet-kopieerbare nanopatronen bedacht in een paper gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie.

Eerst wordt een dunne suikerfilm bestaande uit eenvoudige monosacchariden gebombardeerd met een laser. Bij deze flitssynthese “karameliseert” de suiker in milliseconden, en tegelijkertijd print de laser willekeurige “karamelpatronen” op een gewenst oppervlak. Deze zijn uniek en fluoresceren in verschillende kleuren onder de scanner.

Junfang Zhang, eerste auteur van de studie, zegt: “Het opwindende hier is dat je elk patroon kunt maken dat je maar wilt, wat we hebben laten zien aan de hand van het voorbeeld van kunstmatige vingerafdrukken. De resulterende micro- en nanostructuren zijn volledig willekeurig. We hebben geen controle over hen; er zal geen patroon zijn.” Dr. Felix Löffler voegt toe: “Elk suikerpatroon heeft een unieke topografie en afhankelijk van de laserparameters en additieven krijgen we unieke kleurgradaties van rood, groen of blauw.”

In hun experimenten creëerde het team een ​​nanofilmbibliotheek van ongeveer 2.000 nanopatronen. Er kunnen twee scanmethoden worden gebruikt om snel en onafhankelijk de microstructuur van deze suikerpatronen te lezen, die niet kunnen worden gekopieerd: fluorescentiescanning en topografiescanning. Beide methoden demonstreren bijna ideale bitgelijkheid, hoge uniciteit en betrouwbaarheid van de geproduceerde patronen.

Dit betekent dat de patronen een zeer hoge mate van willekeur hebben, wat belangrijk is voor hun functie als kopieerbeveiliging. De combinatie van beide methodes verbetert de bescherming tegen namaak (PUF = physical unclonable function). “Bovendien kunnen we met onze methode tot 10 tot de macht van 63.000 verschillende varianten op 1 mm² genereren. Ter vergelijking: het aantal atomen in het heelal is ongeveer 10 tot de macht van 89”, zegt groepsleider Dr. Felix Loffler.