DE10136008B4 - Method for analyzing macromolecules and method for producing an analysis device - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Analyse von Makromolekülen
mit Hilfe eines Microarrays, das aus mehreren Spots (16) in bekannter
Anordnung besteht, die eine Vielzahl von ersten Makromolekülen umfassen,
die für
einen Spot untereinander im wesentlichen gleich sind, wobei sich das
Microarray auf einer Festkörperoberfläche (1),
vorzugsweise eines Festkörperchips,
befindet, bei dem
a) zumindest ein Flüssigkeitstropfen (3), der zweite
Makromoleküle
enthält,
auf die Festkörperoberfläche (1)
gebracht wird, wobei die Flüssigkeitsmenge
eines Tropfens (3) so klein ist, daß nur ein Spot (16) oder eine
Gruppe von wenigen Spots des Microarrays zu einem Zeitpunkt mit
dem zumindest einen Flüssigkeitstropfen
(3) in Berührung
kommt,
b) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit der zumindest eine
Flüssigkeitstropfen
(3) mit Hilfe des Impulsübertrages zumindest
einer Oberflächenschallwelle
(12, 14) zu einem nächsten
Spot (16) bzw. einer weiteren Gruppe weniger Spots bewegt wird,
c)
Wiederholung der Schritte a) und b), bis die gewünschten Spots des Microarrays
mit dem zumindest einen...A method of analyzing macromolecules with the aid of a microarray consisting of a plurality of spots (16) in a known arrangement, comprising a plurality of first macromolecules substantially equal to each other for a spot, the microarray resting on a solid surface (1). , preferably a solid-state chip, is located at the
a) at least one liquid drop (3) containing second macromolecules, is brought to the solid surface (1), wherein the liquid amount of a drop (3) is so small that only one spot (16) or a group of a few spots of the microarray at a time when at least one liquid drop (3) comes into contact,
b) after a predetermined time has elapsed, the at least one liquid drop (3) is moved by means of the momentum transfer of at least one surface acoustic wave (12, 14) to a next spot (16) or a further group of fewer spots,
c) repetition of steps a) and b) until the desired spots of the microarray with the at least one ...
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Analyse von Makromolekülen mit Hilfe eines Microarrays und ein Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung für Makromoleküle.The The invention relates to methods for the analysis of macromolecules Help of a microarray and a method for producing a Analysis device for Macromolecules.
Eine Methode zur schnellen Analyse von Makromolekülen umfaßt den Einsatz eines sogenannten Microarrays auf einem Chip, ähnlich wie er auch aus der Halbleiterindustrie bekannt ist. In einem solchen Microarray sind bekannte erste ggf. verschiedenartige Makromoleküle an verschiedenen Stellen in einer Matrixform angeordnet. Diese Makromoleküle werden auch als „Sondenmoleküle" bezeichnet. Eine Flüssigkeit mit Makromolekülen („Probenmoleküle") wird über das Microarray gespült, die mit mindestens einer Art von Sondenmolekülen auf dem Microarray eine spezifische Bindung eingeht (Hybridisierung). Wird dann die Flüssigkeit wieder von der Oberfläche entfernt, verbleiben vornehmlich nur an den Stellen der spezifischen Bindung die zu untersuchenden Probenmoleküle zurück. Mit Hilfe einer ortsaufgelösten Messung, z. B. einer Fluoreszenzmessung, läßt sich feststellen, an welchen Stellen zu untersuchende Makromoleküle vorhanden sind. Aus der bekannten Lage der einzelnen Sondenmoleküle in der Matrixform des Microarrays kann also festgestellt werden, mit welcher Art von Makromolekülen die zu untersuchenden Makromoleküle eine spezifische Bindung eingegangen sind.A Method for rapid analysis of macromolecules involves the use of a so-called microarray on a chip, similar as it is also known from the semiconductor industry. In such a microarray are known first possibly different macromolecules at different Positions arranged in a matrix form. These macromolecules become also called "probe molecules." A liquid with macromolecules ("Sample molecules") is about the Rinsed microarray, with at least one type of probe molecules on the microarray specific binding occurs (hybridization). Will then the liquid removed from the surface, remain primarily only at the sites of specific binding the sample molecules to be examined back. With the help of a spatially resolved measurement, z. B. a fluorescence measurement, it can be determined to which Sites to be examined macromolecules are present. From the known position of the individual probe molecules in the matrix form of the microarray can So it can be determined with what kind of macromolecules the to be examined macromolecules have entered into a specific binding.
Solche Mikroarrays werden z. B. zur Untersuchung von Makromolekülen wie Proteinen, Antigenen oder Antikörpern eingesetzt. Im speziellen werden Microarrays auch zur Untersuchung von DNA, z. B. beim DNA-Screening, eingesetzt.Such Microarrays are z. B. for the study of macromolecules such Proteins, antigens or antibodies used. In particular, microarrays are also being investigated of DNA, e.g. As in DNA screening used.
Die Dauer eines entsprechenden Analyseexperimentes ist zu einem wesentlichen Teil durch die Diffusion der Probenmoleküle zu den Sondenmolekülen bestimmt und kann daher einige Zeit in Anspruch nehmen. Ist z. B. die Konzentration des zu untersuchenden Makromoleküles in der Flüssigkeit nur gering, so kann es sehr lange dauern, bis es seinen spezifischen Bindungspartner auf dem Array gefunden hat.The Duration of a corresponding analysis experiment is essential Part determined by the diffusion of the sample molecules to the probe molecules and may take some time. Is z. B. the concentration of the macromolecule to be examined in the liquid it may take a long time for it to be specific Binding partner found on the array.
Ein weiteres Problem mit der Reaktion (Hybridisierung) zwischen den in der Probenflüssigkeit befindlichen Makromolekülen und der auf der Oberfläche befindlichen Sondenmolekülen liegt darin, daß die zu untersuchenden Makromoleküle in einem sehr weiten Mengenbereich in der Flüssigkeit vorliegen können, der bis hinunter zu einigen wenigen Molekülen reicht. Dennoch muß ausreichend Flüssigkeit vorhanden sein, um die gesamte Arrayoberfläche zu bedecken, so daß alle Sondenmoleküle auch erreicht werden können. So stellt sich ggf. eine sehr geringe Konzentration der Probenmoleküle in der Flüssigkeit ein. Eine derartig niedrige Konzentration bewirkt jedoch ein Reaktionsgleichgewicht, das nach dem Massenwirkungsgesetz für chemische Reaktionen sehr stark auf Seite der Edukte liegt. Probenmoleküle bleiben also in der Flüssigkeit gelöst, auch wenn ein passendes Sondenmolekül auf der Oberfläche noch frei wäre. Zur Überwindung dieses Problems müßte die Menge des Ausgangsmaterials, d. h. der Probenmoleküle in der Probenflüssigkeit, erhöht werden, was mangels einer ausreichenden Menge Ausgangsmateriales oft nicht zu erreichen ist.One Another problem with the reaction (hybridization) between the located in the sample liquid macromolecules and the one on the surface located probe molecules lies in the fact that the to be examined macromolecules can be present in the liquid in a very wide range, the down to a few molecules. Nevertheless must be sufficient liquid be present to cover the entire array surface, so that all probe molecules also can be achieved. Thus, if necessary, a very low concentration of the sample molecules in the Liquid. However, such a low concentration causes a reaction equilibrium, that according to the law of mass action for chemical reactions very much strongly on the side of the educts. Sample molecules thus remain in the liquid solved, even if a matching probe molecule on the surface is still free would. To overcome this problem would have the Amount of starting material, d. H. the sample molecules in the Sample liquid, elevated be what is lacking a sufficient amount of starting material often can not be reached.
Die eingesetzten Microarrays sind miniaturisierte Arrays, die im Falle z. B. von DNA-Microarrays einzelne Flächen (Spots) mit Sondenmolekülen jeweils mit einem Durchmesser von etwa 100 μm umfassen. Dabei werden viele verschiedene DNA-Sonden (Spots) z. B. in einem Schachbrettmuster auf die Oberfläche aufgebracht und gleichzeitig zu Hybridisierungsreaktionen benutzt. Die Dichten, die heute auf einem solchen Microarray erreicht werden können, betragen z. B. für DNA (Desoxyribonukleinsäure) bis zu ca. 250.000 verschiedene Arten von Molekülen pro cm2 (M. Schena (Hrsg.), „DNA Microarrays", Oxford University Press, 1999).The microarrays used are miniaturized arrays, which in the case of z. B. DNA microarrays individual areas (spots) with probe molecules each having a diameter of about 100 microns. There are many different DNA probes (spots) z. B. applied in a checkerboard pattern on the surface and used simultaneously to hybridization reactions. The densities that can be achieved today on such a microarray, z. For DNA (deoxyribonucleic acid) up to about 250,000 different types of molecules per cm 2 (Schena, ed.), "DNA Microarrays", Oxford University Press, 1999).
In der Regel wird das Microarray nach der Hybridisierung nach einem speziellen Protokoll gewaschen und anschließend ortsaufgelöst die Fluoreszenz gemessen. Mit speziellen Techniken ist auch eine Messung des Fluoreszenzsignals in situ während der Hybridisierung möglich, um zusätzliche Informationen über die Reaktionskinetik zu gewinnen. Eine Möglichkeit besteht darin, mit einer Optik von so geringer Tiefenschärfe das Fluoreszenzsignal zu messen, daß nur der Bereich der Grenzfläche zwischen dem Flüssigkeitsfilm und der Chipoberfläche zum Signal beiträgt. Dort befinden sich die zweiten Makromoleküle hauptsächlich im bereits gebundenen Zustand. Das Fluoreszenzsignal zweiter Makromoleküle, die sich im darüberliegenden Flüssigkeitsfilm im ungebundenen Zustand aufhalten, wird mit einer solchen Optik nicht erfaßt. Ebenso kann mit entsprechend ausgestalteten Wellenleitern und evaneszenten Wellen, die seitlich auf den Grenzbereich zwischen Flüssigkeit und Oberfläche geleitet werden, die Fluoreszenz auf der Microarrayoberfläche gebundenen Moleküle untersucht werden (G. L. Duveneck und A. P. Abel, Review on Fluorescence-based Planar Waveguide Biosensors, Proc. SPIE, Vol. 3858 (1999) Seiten 59 ff.).In Usually, the microarray after hybridization after a washed special protocol and then spatially resolved fluorescence measured. With special techniques is also a measurement of the fluorescence signal in situ during hybridization possible, for additional information about to gain the reaction kinetics. One possibility is with an optic of such shallow depth of field to measure the fluorescence signal, that only the area of the interface between the liquid film and the chip surface to Signal contributes. There are the second macromolecules mainly in the already bound Status. The fluorescence signal second macromolecules, the in the overlying liquid film in the unbound state, will be with such optics not detected. Similarly, with appropriately designed waveguides and evanescent Waves, lateral to the boundary between liquid and surface be passed, the fluorescence bound on the microarray surface molecules (L.L. Duveneck and A.P. Abel, Review on Fluorescence-based Planar Waveguide Biosensors, Proc. SPIE, Vol. 3858 (1999) pages 59 ff.).
Die Sondenmoleküle werden heute meist durch eine Drucktechnik (Spotten) aufgebracht. Eine solche Drucktechnik wird z. B. von V.G. Cheung et al., Nature Genetics Supplement, Volume 21, Januar 1999, Seiten 15 ff. beschrieben. Eine Lösung mit dem gewünschten Sondenmolekül wird entweder kontaktlos oder kontaktierend auf die Chipoberfläche gebracht. Alternativ können die Sondenmoleküle auch z. B. photolithographisch Base für Base auf dem Chip synthetisiert werden. Sowohl beim Spotten als auch bei der photolithographischen Herstellung ist eine quantitative Aussage über die Zahl und Dichte der Sondenmoleküle auf einem Spot schwierig. Das bedeutet, daß z. B. bei einem Nachweis der hybridisierten Probenmoleküle z. B. durch Fluoreszenz nur begrenzt quantitative Rückschlüsse auf die Zahl der Probenmoleküle möglich sind. Die Vergleichbarkeit von Daten, die auf unterschiedlichen Microarrays mit nominell identischen Spots gewonnen wurden, ist erheblich eingeschränkt.The probe molecules are usually applied today by a printing technique (spotting). Such a printing technique is z. See, for example, VG Cheung et al., Nature Genetics Supplement, Volume 21, January 1999, pages 15 et seq. A solution with the desired probe molecule will either contact brought or contacted on the chip surface. Alternatively, the probe molecules can also z. B. photolithographically synthesized base by base on the chip. Both in spotting and in photolithographic production, a quantitative statement about the number and density of the probe molecules on a spot is difficult. This means that z. B. in a detection of the hybridized sample molecules z. B. by fluorescence only limited quantitative conclusions about the number of sample molecules are possible. The comparability of data obtained on different microarrays with nominally identical spots is considerably limited.
Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Microarrays wird die Oberfläche eines Festkörperchips zunächst homogen funktionalisiert, so daß z. B. durch Einwirkung von Licht oder durch Einwirkung eines elektrischen Feldes die zuvor ebenfalls funktionalisierten Sondenmoleküle an der Oberfläche binden. Der Chip wird dazu homogen mit einer Lösung der Sondenmoleküle überschwemmt (z. B. in der Größenordnung einer Menge von 100 μl). Durch lokale Beleuchtung binden photoaktive Sondenmoleküle lokal an den gewünschten Stellen. Bei elektroaktiven Sondenmolekülen, die unter Einwirkung eines elektrischen Feldes an der Oberfläche binden, wird lokal ein elektrisches Feld erzeugt, das die Bindung auslöst. Die Ortsauflösung kommt bei diesen Verfahren also durch die Modulation des elektrischen Feldes bzw. die Lichtintensität zustande. Insbesondere bei Chips mit hoher Spotdichte stellt dies ein aufwendiges und teures Verfahren dar. Ist z. B. die Modulation des elektrischen Feldes notwendig, um eine ortsaufgelöste Bindung der Sondenmoleküle an der Oberfläche zu gewährleisten, muß in einer Schicht unterhalb der Chipoberfläche ein Feld von Kondensatoren angebracht sein, die den späteren Spots örtlich entsprechen. Ein solches Verfahren wird von M.J. Heller, A.H. Forster und E. Tu in Electrophoresis, 2000, 21, Seiten 157ff. beschrieben.at a known method for the production of microarrays is the surface a solid state chip first homogeneously functionalized, so that z. B. by the action of light or by the action of an electrical Feldes the previously also functionalized probe molecules at the Bind surface. The chip is flooded homogeneously with a solution of the probe molecules (eg of the order of magnitude an amount of 100 μl). By local illumination, photoactive probe molecules bind locally to the desired Put. For electroactive probe molecules, which under the action of an electric Field at the surface bind, an electric field is generated locally, which triggers the binding. The spatial resolution comes in these methods so by the modulation of the electrical Field or the light intensity conditions. This is especially true for high spot density chips an expensive and expensive process. B. the modulation of the electric field necessary for a spatially resolved bond the probe molecules on the surface to ensure, must be in a layer below the chip surface a field of capacitors be appropriate to the later Spots locally correspond. Such a method is described by M.J. Heller, A.H. Ranger and E. Tu in Electrophoresis, 2000, 21, pages 157ff. described.
Ein
Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen, bei dem reaktive Gruppen
enthaltende Beschichtungsmoleküle
durch Beleuchtung mit Licht kovalent an einer Oberfläche gebunden
werden, ist in
WO
00/16082 beschreibt ein Analyseverfahren, bei dem eine Festkörperfläche eingesetzt
wird, dessen Benetzungseigenschaften sich derart von der umgebenen
Festkörperoberfläche unterscheiden, daß sich eine
Flüssigkeit
bevorzugt darauf aufhält. WO
94/05414 und WO 00/10011 beschreiben die Verwendung von Schallwellen
zur Verteilung und Durchmischung von Flüssigkeiten, während die
Verteilung von Flüssigkeiten
mit Oberflächenschallwellen
in Patent Abstracts of Japan zur
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren anzugeben, mit denen eine genaue und reproduzierbare Analyse von Makromolekülen möglich ist, die auch begrenztem Rohmaterial einsetzbar sind. Die Herstellung entsprechender Analysevorrichtung soll einfach und reproduzierbar möglich sein.task The present invention is to provide methods by which an accurate and reproducible analysis of macromolecules is possible which are also limited raw material used. The production appropriate analysis device should be simple and reproducible to be possible.
Bezüglich des Verfahrens zur Analyse von Makromolekülen wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung einer Analysevorrichtung für Makromoleküle wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst. Unteransprüche sind jeweils auf bevorzugte Ausgestaltungen gerichtet.Regarding the Method for analyzing macromolecules is the task by a method with the features of claim 1 or a method solved with the features of claim 6. Regarding a method for Preparation of a Macromolecule Analyzer the object by a method having the features of the claim 15 solved. under claims are each directed to preferred embodiments.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse von Makromolekülen mit Hilfe eines Microarrays, das aus mehreren Spots mit Sondenmolekülen in bekannter Anordnung besteht, wird ein Microarray auf einer Festkörperoberfläche, vorzugsweise einem Chip, eingesetzt. Zumindest ein Flüssigkeitstropfen mit zu untersuchenden Makromolekülen wird auf die Festkörperoberfläche gebracht, wobei die Flüssigkeitsmenge eines Tropfens so klein gewählt wird, daß sie im wesentlichen nur einen Spot oder eine Gruppe von einigen wenigen Spots des Microarrays zu einem Zeitpunkt berührt. Günstigerweise sollten dabei von einem Flüssigkeitstropfen nicht mehr als 10% aller Spots eines Microarrays berührt werden. Auf diese Weise können die Reaktionsbedingungen (z. B. Temperatur oder Salzkonzentration) in Abhängigkeit der berührten Spots optimiert werden. Je geringer die Anzahl der Spots ist, die von einem Flüssigkeitstropfen zu einem Zeitpunkt berührt werden, desto spezifischer ist die Einstellung von Reaktionsbedingungen in Abhängigkeit von den in einem Spot enthaltenen ersten Makromoleküle möglich. In bevorzugter Weise wird das Verfahren derart durchgeführt, daß nur ein Spot zu einem Zeitpunkt von einem Flüssigkeitstropfen berührt wird, so daß die Reaktionsbedingungen für jeden einzelnen Spot individuell eingestellt werden können.at a method according to the invention for the analysis of macromolecules with the help of a microarray consisting of several spots with probe molecules in known Arrangement is a microarray on a solid surface, preferably a chip, used. At least one drop of liquid with to be examined macromolecules is brought to the solid surface, the amount of liquid a drop chosen so small she will essentially just a spot or a group of a few Spots of the microarray touched at a time. Conveniently, should be there from a drop of liquid no more than 10% of all spots of a microarray are touched. On this way you can the reaction conditions (eg temperature or salt concentration) dependent on the touched Spots are optimized. The smaller the number of spots, the from a drop of liquid touched at a time the more specific is the setting of reaction conditions dependent on possible from the first macromolecules contained in a spot. In Preferably, the method is carried out such that only one Spot is touched by a drop of liquid at a time So that the Reaction conditions for each individual spot can be set individually.
Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, die z. B. durch die typische Reaktionszeit der in der Flüssigkeit enthaltenen Makromoleküle mit den Makromolekülen, die als Sondenmoleküle auf einem Spot befindlich sind, bestimmt ist, wird mit Hilfe des Impulsübertrages einer Oberflächenschallwelle der Flüssigkeitstropfen zu einem nächsten Spot bewegt. Hier wird wieder eine vorbestimmte Zeit gewartet, bis die typische Reaktionszeit vergangen ist. Auf diese Weise können die gewünschten Spots oder alle Spots des verwendeten Microarrays mit der Flüssigkeit sequenziell in Berührung gebracht werden. Selbstverständlich kann dieser Prozeß auch parallelisiert werden, indem mehrere Tropfen gleichzeitig über verschiedene Spots bewegt werden.To Expiration of a predetermined time, the z. B. by the typical reaction time in the liquid contained macromolecules with the macromolecules, as probes are located on a spot, is determined, with the help of Momentum transfer a surface sound wave the liquid drop to another Spot moves. Here again a predetermined time is waited until the typical reaction time has passed. In this way, the desired Spots or all spots of the used microarray with the liquid in sequential contact to be brought. Of course This process can also be parallelized by adding several drops simultaneously over different ones Spots are moved.
Im Anschluß können die mit dem Flüssigkeitstropfen in Berührung gekommenen Spots daraufhin untersucht werden, ob bzw. in welchem Umfang eine Reaktion mit den Makromolekülen in dem Flüssigkeitstropfen stattgefunden hat.in the Connection can the with the liquid drop in touch have been examined, whether or in which Scope a reaction with the macromolecules in the liquid drop took place.
Dazu kann z. B. eine ortsaufgelöste Fluoreszenzmessung dienen, wenn die zu untersuchenden Makromoleküle fluoreszenzmarkiert sind. Andere Nachweismethoden, z. B. unter Verwendung radioaktiver Probenmoleküle, sind ebenfalls einsetzbar.To can z. B. a spatially resolved Fluorescence measurement serve when the macromolecules to be examined fluorescently labeled are. Other detection methods, eg. B. using radioactive Sample molecules, are also usable.
Die Untersuchung der mit dem Flüssigkeitstropfen in Berührung gekommenen Spots daraufhin, ob und/oder in welchem Maße eine spezifische Reaktion mit dem Material des Flüssigkeitstropfens stattgefunden hat, kann am Ende des gesamten Prozesses durchgeführt werden, d. h. wenn der Flüssigkeitstropfen mit allen gewünschten Spots in Berührung war.The Examination of the liquid drop in touch spot on whether and / or to what extent one specific reaction with the material of the liquid drop occurred has, can be done at the end of the entire process d. H. if the liquid drop with all you want Spots in contact was.
Ebenso ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Untersuchung, ob zweite Makromoleküle mit einem Spot oder einer Gruppe weniger Spots reagiert haben, bereits durchzuführen, während die Flüssigkeit mit einem anderen Spot bzw. mit einer anderen Gruppe weniger Spots in Berührung ist, um dort ggf. zur Hybridisierung der zweiten Makromoleküle zu führen. Während die Flüssigkeit also mit dem zweiten Spot bzw. der zweiten Gruppe von Spots in Berührung ist, kann bereits der erste Spot bzw. die erste Gruppe von Spots ausgewertet werden.As well it is with the method according to the invention possible, the investigation of whether second macromolecules with a spot or a Group fewer spots have responded already while the liquid with another spot or with a different group of less spots in touch is there to possibly lead there to the hybridization of the second macromolecules. While the Liquid so is in contact with the second spot or the second group of spots, already the first spot or the first group of spots can be evaluated.
Schließlich ist es bei entsprechender Verfahrensführung auch möglich, z. b. die Fluoreszenz der gebundenen zweiten Makromoleküle in situ zu messen. Dazu kann z. B. eine Optik geringer Tiefenschärfe oder entsprechend angeordnete Wellenleiter und evaneszente Wellen eingesetzt werden, die nur die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Chipoberfläche erfassen.Finally is it is also possible with appropriate process control, for. b. the fluorescence of the bound second macromolecules in situ to eat. This can z. As an optics shallow depth of field or appropriately arranged waveguides and evanescent waves used that are just the interface between liquid and chip surface to capture.
Die Flüssigkeit mit den Probenmolekülen wird beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf die gesamte Fläche des Microarrays aufgebracht, sondern nur auf voneinander getrennte einzelne Spots. Während bei klassischen Microarrayexperimenten Flüssigkeitsvolumina von etwa 10–100 μl notwendig sind, um eine Gesamtprobenfläche von 1 cm2 zu bedecken, kann die notwendige Flüssigkeitsmenge mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf wenige nl reduziert werden, wenn z. B. Spots mit einer Ausdehnung von 100 μm eingesetzt werden. Der kleine Probentropfen wird schrittweise von Spot zu Spot bewegt. Die Diffusionslänge ist dabei nicht in der Größenordnung von 1 cm, sondern nur in der Größenordnung von 100 μm. An den Stellen der Spots selbst findet dann eine schnelle und effiziente Hybridisierungsreaktion statt.In the method according to the invention, the liquid containing the sample molecules is not applied to the entire surface of the microarray, but only to separate individual spots. While in classical microarray experiments liquid volumes of about 10-100 ul are necessary to cover a total sample area of 1 cm 2 , the necessary amount of liquid can be reduced with the inventive method to a few nl, if z. B. spots are used with an extension of 100 microns. The small sample drop is moved step by step from spot to spot. The diffusion length is not in the order of 1 cm, but only in the order of 100 microns. At the points of the spots themselves then takes place a fast and efficient hybridization reaction.
Aufgrund der kleinen Probenflüssigkeitsmenge kann die Konzentration der Ausgangsstoffe auch bei gleicher Menge an Ausgangsmaterial sehr viel höher sein, da statt ungefähr 10–100 μl z. B. nur noch etwa 10 nl benötigt werden. So läßt sich das Reaktionsgleichgewicht auf die Seite der hybridisierten Produkte schieben, so daß eine sehr viel genauere Messung auch mit wenig zu untersuchendem Material möglich ist.by virtue of the small sample liquid quantity can the concentration of the starting materials even with the same amount on starting material much higher be there, instead of about 10-100 μl z. B. only about 10 nl needed become. That's how it works the reaction equilibrium on the side of the hybridized products push so that one much more accurate measurement even with little material to be examined possible is.
Gegebenenfalls kann die Zeit, die abgewartet wird, bevor der Flüssigkeitstropfen wieder von einem Spot entfernt wird, dadurch verkürzt werden, daß der Flüssigkeitstropfen mit Hilfe des Impulsübertrages einer Oberflächenschallwelle in sich bewegt, also „gerührt" wird. Dafür wird eine Oberflächenschallwelle geringerer Intensität eingesetzt, als die zum Transport des Flüssigkeitstropfens, so daß der Flüssigkeitstropfen sich nicht vom Spot weg bewegt.Possibly The time that is waited for before the drop of liquid returns from a spot is removed, be shortened by the fact that the liquid drop with the help of impulse transfer a surface sound wave is moved, that is "stirred" Surface acoustic wave lower intensity used as the transport of the liquid drop, so that the liquid drop does not move away from the spot.
Die erfindungsgemäße Methode erlaubt einen frei programmierbaren Weg der Probenflüssigkeit über die Oberfläche. Bei entsprechend angeordneten Spots aus unterschiedlichen Sondenmolekülen kann dabei eine Versuchsstrategie befolgt werden, um so zunächst jene Spots anzufahren, für die man eher ein positives Ergebnis erwartet. Individuell für unterschiedliche Spots können die Reaktionsbe dingungen unterschiedlich gewählt werden. So kann z. B. die Temperatur mit Hilfe von Widerstandsheizungen unterschiedlich eingestellt werden. Dabei kann z. B. der Chip homogen geheizt werden, da die Ortsauflösung durch die begrenzte Ausdehnung des Tropfens gewährleistet wird.The inventive method allows a freely programmable path of the sample liquid over the Surface. With appropriately arranged spots from different probe molecules can while a trial strategy are followed, so first those To approach spots for which one rather expects a positive result. Individually for different Spots can the reaction conditions are chosen differently. So z. B. the Temperature adjusted differently with the help of resistance heaters become. It can be z. B. the chip are heated homogeneously, since the spatial resolution by the limited extent of the drop is ensured.
Ebenso kann z. B. die Beschaffenheit der zu untersuchenden Flüssigkeit von einem Spot zum nächsten verändert werden. Während bei einem Spot z. B. die Salzkonzentration in der Flüssigkeit einen ersten Wert hat, kann sie bei einem zweiten Spot durch Hinzufügen entsprechender Pufferlösung auf einen zweiten Wert geändert werden. Die Pufferlösung kann ebenfalls mit Hilfe des Impulsübertrages einer Oberflächenschallwelle in Richtung des entsprechenden Spots bewegt werden.Likewise, z. B. the nature of the liquid to be examined from one spot to the next to be changed. While at a spot z. For example, if the salt concentration in the liquid has a first value, it may be changed to a second value at a second spot by adding appropriate buffer solution. The buffer solution can also with the help of Impulsübertrages a surface acoustic wave are moved in the direction of the corresponding spot.
Mit den erfindungsgemäßen Analyseverfahren ist es nicht mehr notwendig, daß die Festkörperoberfläche z. B. in einem separaten Waschschritt von der Flüssigkeit befreit wird, bevor untersucht wird, ob und in welchem Maße eine Reaktion der zweiten Makromoleküle in der Flüssigkeit mit den ersten Makromolekülen der Spots stattgefunden hat. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Flüssigkeitstropfen mit Hilfe der Oberflächenschallwelle von dem entsprechenden Spot fortbewegt, so daß direkt im Anschluß eine Untersuchung erfolgen kann, ob gebundene zweite Makromoleküle an dem Spot zurückgeblieben sind.With the analysis method according to the invention it is no longer necessary that the Solid surface z. B. is freed from the liquid in a separate washing step before It is examined whether and to what extent a reaction of the second macromolecules in the liquid with the first macromolecules the spots took place. In the method according to the invention becomes the liquid drop with the help of the surface sound wave moved from the corresponding spot, so that immediately after an investigation whether bound second macromolecules remained at the spot are.
Die Auswertung kann parallel zur Hybridisierung passieren. Zum Beispiel von einer fluoreszenzmarkierten Probenmolekülsorte in der Probenflüssigkeit wird ein Tropfen auf einen ersten Spot bewegt. Nach der typischen Hybridisierungszeit wird der Tropfen auf den nächsten Spot bewegt und parallel am ersten Spot ortsaufgelöst die Fluoreszenz gemessen. Am zweiten Spot kann z. B. zur Änderung der Reaktionsbedingungen die Temperatur geändert werden oder ein geringes Volumen Pufferlösung hinzugegeben werden, um die Stringenz der Reaktion zu gewährleisten.The Evaluation can happen parallel to the hybridization. For example from a fluorescently labeled sample molecule type in the sample liquid a drop is moved to a first spot. After the typical Hybridization time, the drop is moved to the next spot and parallel on first spot spatially resolved the fluorescence measured. At the second spot can z. B. to change the Reaction conditions change the temperature or a low one Volume of buffer solution be added to ensure the stringency of the reaction.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Menge der am jeweiligen Spot gebundenen zweiten Makromoleküle aus der Dämpfung und/oder Geschwindigkeitsänderung einer Oberflächenschallwelle durch das Vorhandensein der zweiten Makromoleküle bestimmt. Eine Oberflächenschallwelle wird in Richtung des Spots mit den an den ersten Makromolekülen gebundenen zweiten Makromolekülen gesendet. Durch die Masse auf der Oberfläche, die durch die hybridisierten zweiten Makromoleküle gebildet wird, wird die Oberflächenschallwelle in ihrer Intensität gedämpft oder ihre Geschwindigkeit geändert. Mit einem Detektor für die Oberflächenschallwelle kann deren Intensität vor und nach der Hybridisierung der zweiten Makromoleküle gemessen werden und aus der dadurch bestimmten Dämpfung bzw. Geschwindigkeitsänderung auf die Anzahl der gebundenen zweiten Makromoleküle zurückgeschlossen werden. Gegebenenfalls kann eine Kalibrierungsmessung mit bekannten Parametern durchgeführt werden.at a preferred embodiment of the method according to the invention is the amount of bound to the respective spot second macromolecules from the damping and / or speed change a surface sound wave determined by the presence of the second macromolecules. A surface sound wave is in the direction of the spot with the second bound to the first macromolecules macromolecules Posted. By the mass on the surface, which hybridized by the second macromolecules is formed, the surface acoustic wave in their intensity muted or changed their speed. With a detector for the surface sound wave can its intensity measured before and after hybridization of the second macromolecules and from the determined damping or speed change be deduced the number of bound second macromolecules. Possibly a calibration measurement with known parameters can be performed.
Bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Flüssigkeitstropfen mit zweiten Makromolekülen auf die Festkörperoberfläche mit dem Microarray gebracht, wobei die Flüssigkeitsmenge eines Tropfens so klein ist, daß im wesentlichen nur ein Spot oder eine Gruppe von wenigen Spots des Microarrays zu einem Zeitpunkt mit dem Flüssigkeitstropfen in Berührung kommt. Mit Hilfe des Impulsübertrages von zwei im wesentlichen gegeneinander gerichteten Oberflächenschallwellen, die im zeitlichen Wechsel in Richtung des Flüssigkeitstropfens geschickt werden, wird der Tropfen hin und her bewegt. Die Intensität der Oberflächenschallwellen wird dabei so gewählt, daß der Tropfen nicht vollständig entfernt wird.at another embodiment of the method according to the invention is at least a drop of liquid with second macromolecules on the solid surface with brought to the microarray, the amount of liquid in a drop so small is that in the essentially just a spot or a group of few spots of the Microarrays at a time with the liquid drop comes into contact. With the help of impulse transfer of two substantially mutually opposing surface acoustic waves, sent in the direction of the liquid drop in the temporal change become, the drop is moved back and forth. The intensity of the surface sound waves is chosen as that the Not completely dripping Will get removed.
Während der Hin- und Herbewegung wird lokal an dem Spot untersucht, ob und in welchem Maße zweite Makromoleküle an den ersten Makromolekülen des Spots bzw. der Gruppe weniger Spots hybridisiert haben. Dazu wird z. B. wieder die Fluoreszenz von fluoreszenzmarkierten zweiten Makromolekülen untersucht. Durch die Hin- und Herbewegung des Tropfens kann die Zeitabhängigkeit der Reaktion bestimmt werden. So ist eine Aussage über die Reaktionsgeschwindigkeit bzw. die Reaktionskinetik möglich. Mit zunehmender Zeitdauer, d.h. zunehmend häufigerer Hin- und Herbewegung des Tropfens über den Spot des Microarrays, werden mehr zweite Makromoleküle gebunden, wodurch z. B. die Intensität der Fluoreszenz der gebundenen zweiten Makromoleküle an dem jeweiligen Spot erhöht wird. Wird die Fluoreszenz nur dann ausgemessen; wenn sich die Flüssigkeit nicht auf dem Spot bzw. der Gruppe von Spots befindet, wird verhindert, daß auch die noch in der Flüssigkeit befindlichen ungebundenen zweiten Makromoleküle an der Fluoreszenzmessung teilnehmen und diese verfälschen würden.During the Reciprocation is examined locally at the spot, whether and in which dimensions second macromolecules at the first macromolecules the spot or the group have hybridized fewer spots. To is z. B. again the fluorescence of fluorescently labeled second macromolecules examined. By the reciprocation of the drop, the time dependency the reaction can be determined. So is a statement about the Reaction rate or reaction kinetics possible. With increasing duration, i. increasingly frequent reciprocation of the drop over the spot of the microarray, more second macromolecules are bound, whereby z. B. the intensity the fluorescence of the bound second macromolecules on the respective spot increased becomes. If the fluorescence is only measured; when the liquid not on the spot or the group of spots is prevented that the still in the liquid unbound second macromolecules located on the fluorescence measurement participate and distort them would.
Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden, um eine integrale Aussage über die Menge der hybridisierten Makromoleküle an einem Spot und über die Reaktionskinetik zu erhalten.Of course, the inventive method combined to give an integral statement about the amount of hybridized macromolecules at a spot and over to obtain the reaction kinetics.
Bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren wird der Flüssigkeitstropfen mit Hilfe des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen bewegt. Auf der Oberfläche des Chips, auf dem sich das Microarray befindet, wird eine Oberflächenschallwelle erzeugt. Der Impulsübertrag wird dann entweder durch die mechanische Deformation der Festkörperoberfläche oder durch die Kraftwirkung der sie begleitenden elektrischen Felder auf geladene oder polarisierbare Materie in der Flüssigkeit erzielt. Die Stärke der Kraftwirkung auf die Flüssigkeit kann in einem weiten Bereich über die Amplitude der Oberflächenschallwelle eingestellt werden. Die Oberflächenschallwelle kann pulsförmig mit Pulsen verschiedener Länge oder kontinuierlich erzeugt werden. Oberflächenschallwellen lassen sich auf piezoelektrischen Substraten oder Substraten mit piezoelektrischen Bereichen, z. B. piezoelektrischen Beschichtungen, erzeugen. Die Bewegung mit Hilfe des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen ist besonders präzise. Zudem sind keinerlei Kanäle oder andere Führungsmechanismen oder Pumpvorrichtungen, wie z. B. mikromechanische Pumpen, notwendig, um die Flüssigkeit auf der Oberfläche zu bewegen.In the analytical method according to the invention, the liquid drop is moved by means of the momentum transfer of surface acoustic waves. On the surface of the chip on which the microarray is located, a surface acoustic wave is generated. The momentum transfer is then achieved either by the mechanical deformation of the solid surface or by the force of the accompanying electric fields on charged or polarizable matter in the liquid. The strength of the force on the liquid can be adjusted in a wide range over the amplitude of the surface acoustic wave. The surface acoustic wave can be generated in pulses with pulses of different lengths or continuously. Surface acoustic waves can be applied to piezoelectric substrates or substrates with piezoelectric regions, eg. As piezoelectric coatings produce. The movement by means of the momentum transfer of surface acoustic waves is particularly precise. In addition, no channels or other guiding mechanisms or pumping devices, such. B. micromechanics necessary to move the liquid on the surface.
Die Oberflächenschallwelle kann mit Hilfe mindestens einer Oberflächenwellenerzeugungseinrichtung generiert werden. Vorteilhafterweise wird dazu ein an sich bekannter Interdigitaltransducer eingesetzt. In einfachster Ausführung hat ein solcher Interdigitaltransducer zwei Elektroden, die fingerartig ineinander greifen. Durch Anlegen eines hochfrequenten Wechselfeldes, z. B. in der Größenordnung von 10 bis einigen 100 MHz, wird in einem piezoelektrischen Substrat bzw. in einem piezoelektrischen Bereich des Substates eine Oberflächenschallwelle angeregt, deren Wellenlänge sich als Quotient aus der Oberflächenschallgeschwindigkeit und der Frequenz ergibt. Die Ausbreitungsrichtung ist senkrecht zu den ineinander greifenden Fingerelektrodenstrukturen. Mit Hilfe eines solchen Interdigitaltransducers läßt sich auf sehr einfache Weise eine sehr definierte Oberflächenschallwelle erzeugen. Die Herstellung eines solchen Interdigitaltransducers ist mit bekannten lithographischen Verfahren und Beschichtungstechnologien kostengünstig und einfach. Interdigitaltransducer können zudem, z. B. durch Einstrahlung eines elektromagnetischen Wechselfeldes in eine mit dem Interdigitaltransducer verbundene Antenneneinrichtung, drahtlos angesteuert werden.The Surface acoustic wave can with the help of at least one surface wave generating device to be generated. Advantageously, this is a known per se Interdigital transducer used. In the simplest version has such an interdigital transducer two electrodes, the fingers in one another to grab. By applying a high-frequency alternating field, z. B. in the order of 10 to a few 100 MHz, is placed in a piezoelectric substrate or excited in a piezoelectric region of the substrate a surface acoustic wave, their wavelength itself as the quotient of the surface sound velocity and the frequency results. The propagation direction is perpendicular to the interlocking finger electrode structures. With help Such an interdigital transducer can be in a very simple manner a very defined surface acoustic wave produce. The production of such an interdigital transducer is with known lithographic processes and coating technologies economical and easy. Interdigital transducers can also, for. B. by irradiation an alternating electromagnetic field in one with the interdigital transducer connected antenna device to be controlled wirelessly.
Um bestimmte lokal begrenzte Bereiche einer Oberfläche mit der Oberflächenschallwelle zu überstreichen, können z. B. mehrere Interdigitaltransducer in der gewünschten Anordnung eingesetzt werden, die selektiv angesteuert werden.Around certain localized areas of a surface with the surface acoustic wave to paint, can z. B. multiple interdigital transducer used in the desired arrangement be selectively controlled.
Bei einem besonders vorteilhaften Verfahren wird ein lateral begrenzter Schallpfad der Oberflächenschallwelle mit Hilfe sogenannter getaperter Interdigitaltransducer erzeugt. Bei einem solchen getaperten Interdigitaltransducer ändert sich der Fingerabstand der ineinander greifenden Fingerelektroden entlang der Transducerachse. Bei gegebener Frequenz wird die Resonanzbedingung, daß die Frequenz gleich dem Quotienten aus der Oberflächenschallgeschwindigkeit und dem Fingerabstand ist, nur in einem lateral räumlich begrenzten Bereich erfüllt. Mit einem solchen getaperten Transducer kann also ein ausgewählter Bereich der Oberfläche durch entsprechende Wahl der Frequenz gezielt mit einer Oberflächenschallwelle beschallt werden. Auf diese Weise lassen sich einzelne Spots oder einzelne Reihen von Spots auswählen.at a particularly advantageous method is a laterally limited Sound path of the surface sound wave generated with the help of so-called tapered interdigital transducer. In such a tapered interdigital transducer changes the finger spacing of the interdigitated finger electrodes along the transducer axis. For a given frequency, the resonance condition, that the Frequency equal to the quotient of the surface sound velocity and the finger distance is met only in a laterally spatially limited area. With Such a tapered transducer can therefore be a selected area the surface by appropriate choice of the frequency targeted with a surface sound wave be sonicated. In this way, individual spots or select individual rows of spots.
Soll gemäß oben beschriebener bevorzugter Ausgestaltung die Dämpfung einer Oberflächenschallwelle durch die Masse der hybridisierten zweiten Makromoleküle ausgewertet werden, kann als Oberflächenschallwellendetektor ebenfalls ein Interdigitaltransducer eingesetzt werden.Should according to the above preferred embodiment, the damping a surface sound wave evaluated by the mass of hybridized second macromolecules can be used as a surface acoustic wave detector also an interdigital transducer can be used.
Das erfindungsgemäße Analyseverfahren kann auf einem Chip durchgeführt werden, auf dem die Sondenmoleküle direkt gebunden sind. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Flüssigkeitstropfen mit den zu untersuchenden Makromolekülen auf einem bevorzugten Aufenthaltsbereich der Festkörperoberfläche bewegt wird, dessen Benetzungseigenschaften sich derart von seiner Umgebung unterscheiden, daß sich der Flüssigkeitstropfen bevorzugt darauf aufhält. Die Sondenmoleküle sind dann auf diesem bevorzugten Aufenthaltsbereich angeordnet.The Analytical method according to the invention can performed on a chip be on which the probe molecules are directly tied. However, it is particularly advantageous if the liquid drop with the macromolecules to be examined in a preferred residence area the solid surface moves whose wetting properties are so different from its surroundings distinguish that the liquid drop preferably stays on it. The probe molecules are then placed on this preferred location area.
Durch die Definition eines solchen bevorzugten Aufenthaltsbereiches kann die Fläche auf dem Festkörper, auf dem sich die Flüssigkeit bewegen soll, bestimmt werden. Die Flüssigkeit mit den zu untersuchenden Makromolekülen hält sich in der Regel nur auf dem bevorzugten Aufenthaltsbereich auf, ohne daß Kanäle oder Gräben notwendig sind, die die Bewegung der Flüssigkeit ansonsten einschränken würden. Die Oberflächenspannung des Flüssigkeitstropfens bewirkt zusätzlich, daß die Flüssigkeit den bevorzugten Aufenthaltsbereich ohne Einwirkung einer äußeren Kraft nicht verlassen kann.By the definition of such a preferred residence area can the area on the solid, on which the liquid should be determined. The liquid with the to be examined macromolecules holds itself usually only on the preferred lounge area, without that channels or trenches necessary, which would otherwise restrict the movement of the liquid. The surface tension of the liquid drop additionally causes that the Liquid the preferred residence area without the action of an external force can not leave.
Die unterschiedlichen Benetzungseigenschaften können z. B. durch eine entsprechende Beschichtung entweder des bevorzugten Aufenthaltsbereiches oder dessen Umgebung realisiert werden. Zum Beispiel können hydrophile oder hydrophobe Bereiche definiert werden. Sind die zu untersuchenden Makromoleküle z. B. in wäßriger Lösung enthalten, wird der bevorzugte Aufenthaltsbereich so gewählt, daß er hydrophiler ist als die umgebende Festkörperoberfläche. Dies kann entweder durch eine hydrophile Beschichtung des bevorzugten Aufenthaltsbereiches oder durch eine hydrophobe Umgebung erreicht werden. Eine hydrophobe Umgebung kann z. B. durch eine silanisierte Oberfläche realisiert werden. Je nach den Benetzungseigenschaften der Flüssigkeit, in der die zu untersuchenden Makromoleküle enthalten sind, kann die den Aufenthaltsbereich umgebende Festkörperoberfläche auch hydrophil, lipophob oder lipophil im Vergleich zur Oberfläche des bevorzugten Aufenthaltsbereiches gewählt werden. Die Benetzungseigenschaften können weiterhin durch Mikrostrukturierung moduliert werden, wie es beim sogenannten Lotuseffekt der Fall ist, der auf unterschiedlicher Rauhigkeit der Oberfläche beruht und so unterschiedliche Benetzungseigenschaften bewirkt. Eine solche Rauhigkeitsmodulation kann z. B. durch Mikrostrukturierung der entsprechenden Oberflächenbereiche erhalten werden, z. B. durch chemische Behandlung oder Ionenbestrahlung. Die Herstellung von Bereichen unterschiedlicher Benetzungseigenschaften ist dabei durch Verwendung bereits bekannter lithographischer Verfahren und/oder Beschichtungstechnologien einfach und kostengünstig.The different wetting properties can z. B. by an appropriate Coating either the preferred residence area or whose surroundings are realized. For example, hydrophilic or hydrophobic regions are defined. Are those to be examined macromolecules z. B. in aqueous solution, the preferred residence area is chosen to be more hydrophilic than that surrounding solid surface. This can either by a hydrophilic coating of the preferred Residence area or achieved by a hydrophobic environment become. A hydrophobic environment may, for. B. by a silanized surface will be realized. Depending on the wetting properties of the liquid, in which the macromolecules to be examined are contained, the Solid surface surrounding the residence area also hydrophilic, lipophobic or lipophilic compared to the surface of the preferred residence area to get voted. The wetting properties can continue to be modulated by microstructuring, as in the case of so-called lotus effect is the case on different Roughness of the surface based and so causes different wetting properties. Such a roughness modulation can z. B. by microstructuring the corresponding surface areas be obtained, for. B. by chemical treatment or ion irradiation. The production of areas of different wetting properties is by using already known lithographic process and / or coating technologies easily and inexpensively.
Die Geometrie des bevorzugten Aufenthaltsbereiches kann an die entsprechende Anwendung angepaßt werden. Zum Beispiel kann der bevorzugte Aufenthaltsbereich mäanderförmig durch das Microarray geführt werden, so daß die einzelnen Positionen des Microarrays sich entlang des bevorzugten Aufenthaltsbereiches aufreihen. Ebenso kann eine kreuzweise Anordnung vorgesehen sein, bei der sich die einzelnen Positionen des Microarrays in den Kreuzungsbereichen befinden.The Geometry of the preferred location area may be at the appropriate Application adapted become. For example, the preferred location area may meander through guided the microarray so that the individual positions of the microarray along the preferred location area line up. Likewise, a crosswise arrangement may be provided at which the individual positions of the microarray in the crossing areas are located.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren auf einem derartig ausgestalteten bevorzugten Aufenthaltsbereich durchgeführt, sind die Anforderungen an die Genauigkeit in der Richtung und lateralen Ausbreitung der Oberflächenschallwelle geringer, da die Bewegung des Flüssigkeitstropfens durch die Form des Aufenthaltsbereiches mit bestimmt wird.Becomes the inventive method on such a preferred area of residence carried out, are the requirements for accuracy in the direction and lateral Propagation of the surface acoustic wave less, as the movement of the liquid drop is determined by the shape of the residence area with.
Bei einer anderen Ausgestaltung werden entsprechend definierte bevorzugte Aufenthaltsbereiche nur im Bereich der einzelnen Spots vorgesehen, ohne miteinander verbunden zu sein. Die Aufenthaltsbereiche dienen dann der Lokalisierung des Flüssigkeitstropfens im Bereich eines Spots bzw. einer Gruppe weniger Spots. Durch Einstrahlen einer Oberflächenschallwelle ausreichender Intensität kann die Flüssigkeit dennoch von einem Aufenthaltsbereich zum nächsten transportiert werden. Die so definierten Aufenthaltsbereiche wirken wie ein „Anker", der die Lokalisierung des Flüssigkeitstropfens an einem Spot oder an einer Gruppe weniger Spots erleichtert.at another embodiment will be defined according preferred Places of residence provided only in the area of the individual spots, without being connected. The lounge areas serve then the localization of the liquid drop in the area of a spot or a group of fewer spots. By radiation a surface sound wave sufficient intensity can the liquid nevertheless be transported from one common area to the next. The so defined areas of residence act as an "anchor" of localization of the liquid drop a spot or in a group less spots facilitated.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. vorteilhaft zur Analyse von Oligonukleotiden eingesetzt werden. Es eignet sich unter anderem besonders zum DNA-Screening, wobei die zu untersuchenden Oligonukleotide z. B. aus kurzen DNA-Strängen (Desoxyribonukleinsäuresträngen) bestehen. Ebenso können jedoch unterschiedliche Makromoleküle mit spezifischer Bindung wie unterschiedliche Proteine, unterschiedliche Antigene oder unterschiedliche Antikörper im Microarray vorgesehen bzw. analysiert werden.The inventive method can z. B. used advantageously for the analysis of oligonucleotides become. It is particularly suitable for DNA screening, wherein the oligonucleotides to be examined for. B. short DNA strands (Deoxyribonukleinsäuresträngen) exist. Likewise but different macromolecules with specific binding like different proteins, different antigens or different antibodies in the Microarray be provided or analyzed.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung für Makromoleküle wird zumindest ein Flüssigkeitstropfen mit zumindest einer Art von Makromolekülen auf einer Festkörperoberfläche, vorzugsweise der Oberfläche eines Chips, aufgebracht, wobei die Makromoleküle eine aktive Gruppe aufweisen, die bei Änderung eines entsprechenden äußeren Parameters derart aktiviert wird, daß sie eine Bindung mit der Festkörperoberfläche oder bereits an der Oberfläche gebundenen Makromolekülen eingehen kann. Der Tropfen wird mit Hilfe des Impulsübertrages einer oder mehrerer Oberflächenschallwellen an einen gewünschten Ort auf der Oberfläche bewegt. Daraufhin wird der äußere Parameter homogen und nicht lokal derart verändert, daß eine Bindung der Makromoleküle ermöglicht wird. Der Flüssigkeitstropfen kann danach ggf. mehrfach an einen anderen Ort des Chips mit Hilfe der Oberflächenschallwellen bewegt und der Parameter wieder geändert werden, um so sukzessiv ein Microarray zu erzeugen. Selbstverständlich können diese Prozesse auch parallelisiert werden, indem mehrere Flüssigkeitstropfen gleichzeitig über die Festkörperoberfläche bewegt werden und durch die Änderung des äußeren Parameters am gewünschten Ort eine Reaktion der in den Flüssigkeitstropfen enthaltenen Makromoleküle mit der Oberfläche ermöglicht wird. Mit den so an die Festkörperoberfläche gebundenen Molekülen wird dann ein Microarray aus Sondenmolekülen gebildet.at a method according to the invention for preparing a macromolecule analyzing device at least one drop of liquid with at least one kind of macromolecules on a solid surface, preferably the surface of a Chips, wherein the macromolecules have an active group, the change a corresponding external parameter is activated so that they a bond with the solid surface or already on the surface bound macromolecules can go down. The drop is made with the help of impulse transfer one or more surface acoustic waves to a desired location on the surface emotional. Then the outer parameter becomes homogeneously and not locally altered so as to allow binding of the macromolecules. The drop of liquid If necessary, you can then use it several times to move to another location on the chip the surface acoustic waves moves and the parameter is changed again so as to successively To generate microarray. Of course, these processes can also be parallelized be by adding several drops of liquid at the same time over the Solid surface moves and by the change of the external parameter at the desired Place a reaction in the drop of liquid contained macromolecules with the surface allows becomes. With the so bound to the solid surface molecules Then a microarray of probe molecules is formed.
Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Microarrays ist es nicht notwendig, daß der äußere Parameter nur lokal verändert wird. Dies stellt eine signifikante Vereinfachung des Verfahrens dar, da z. B. keine ortsaufgelöste Beleuchtung oder ortsaufgelöste elektrische Felder notwendig sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, bei denen der Chip mit der Flüssigkeit, die die zu bindenen Makromoleküle enthält, überschwemmt werden muß, ist außerdem der Materialverbrauch erheblich reduziert. Um den Chip homogen zu überschwemmen, werden typisch 10–100 μl benötigt, während man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Nanoliter- (nl-) bzw. wenigen Mikroliter- (μl-) Mengen auskommen kann.in the Difference to conventional Method for producing a microarray, it is not necessary that the outer parameter only changed locally. This represents a significant simplification of the process, because z. B. no spatially resolved Illumination or spatially resolved electric fields are necessary. Unlike traditional ones Process in which the chip with the liquid that bind to the macromolecules contains, be flooded must, is Furthermore Material consumption significantly reduced. To flood the chip homogeneously, typically 10-100 μl are needed while one with the method according to the invention with nanoliter (nl) or few microliter (μl) amounts can get along.
Werden z. B. Makromoleküle mit einer photoaktiven Gruppe verwendet, wird als äußerer Parameter die Beleuchtung gewählt. Je nach Natur der photoaktiven Gruppe wird entweder deren Intensität oder deren Frequenz geändert, um eine Bindung der photoaktiven Makromoleküle mit der Oberfläche bzw. bereits gebundenen Makromolekülen zu ermöglichen. Der Flüssigkeitstropfen wird an die gewünschte Stelle mit Hilfe der Oberflächenschallwelle bewegt und dann die Beleuchtung eingeschaltet bzw. entsprechend verändert. Nur dort, wo sich die Flüssigkeit gerade befindet, werden die Makromoleküle mit der Oberfläche eine Bindung eingehen. So läßt sich sehr genau und lokal ein Spot eines Microarrays erzeugen.Become z. B. macromolecules used with a photoactive group is used as an external parameter the lighting is chosen. Depending on the nature of the photoactive group, either their intensity or their Frequency changed, to bind the photoactive macromolecules with the surface or already bound macromolecules to enable. Of the liquid drops will be to the desired Place with the help of the surface acoustic wave moved and then the lighting turned on or accordingly changed. Only where the liquid is is just the macromolecules with the surface become one Binding enter. That's how it works generate a spot of a microarray very precisely and locally.
Werden z. B. Makromoleküle mit einer elektroaktiven Gruppe verwendet, dient als zu verändernder äußerer Parameter das elektrische Feld. Der Flüssigkeitstropfen wird mit Hilfe der Oberflächenschallwellen an die gewünschte Stelle auf dem Festkörperchip bewegt. Dann wird das elektrische Feld derart geändert, daß eine Reaktion der Makromoleküle in der Flüssigkeit mit der Oberfläche des Chips bzw. bereits gebundenen Makromolekülen stattfinden kann. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Elektroden zur Anlegung des elektrischen Feldes eine lokale begrenzte Ausdehnung haben. Die gesamte Chipoberfläche kann als Elektrode dienen, da die Ortsauflösung der Reaktion durch die begrenzte Flüssigkeitsmenge gewährleistet ist.Are z. As macromolecules used with an electroactive group, serving as an external parameter to be changed, the electric field. The liquid drop is moved by means of the surface acoustic waves to the desired location on the solid-state chip. Then, the electric field is changed so that a reaction of the macromolecules in the liquid can take place with the surface of the chip or already bound macromolecules. It is not necessary that the electrodes for applying the electric field, a lo kale have limited extent. The entire chip surface can serve as an electrode, since the spatial resolution of the reaction is ensured by the limited amount of liquid.
Der Tropfen kann auch Makromoleküle enthalten, die auf Temperaturänderungen reagieren. Ist der Tropfen mit Hilfe von Oberflächenschallwellen an den gewünschten Ort bewegt worden, wird die Chipoberfläche erwärmt, um an diesem Ort die Reaktion der Makromoleküle mit der Oberfläche oder bereits gebundenen Makromolekülen zu ermöglichen. Die Temperaturerhöhung braucht nicht lokal zu sein, da eine Ortsauflösung durch das begrenzte Ausmaß des Tropfens gewährleistet wird.Of the Drops can also be macromolecules included, based on temperature changes react. Is the drop with the help of surface sound waves to the desired Location has been moved, the chip surface is heated, in this place the reaction of the macromolecules with the surface or to allow already bound macromolecules. The temperature increase needs not being local because of spatial resolution due to the limited extent of the drop guaranteed becomes.
Die Verwendung von Oberflächenschallwellen zur Bewegung von Flüssigkeitstropfen bietet bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die gleichen Vorteile wie bei den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Analyseverfahren. Zur Erzeugung der Oberflächenschallwellen können ebenso wie bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren Interdigitaltransducer, z. B. sogenannte getaperte Interdigitaltransducer, eingesetzt werden. Der Einsatz derartiger Interdigitaltransducer bietet bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die gleichen Vorteile wie bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren.The Use of surface sound waves for movement of liquid drops offers in the production process according to the invention the same advantages as in the above-described analysis methods according to the invention. For generating the surface sound waves can as well as in the analysis method according to the invention Interdigital transducer, z. B. so-called tapped Interdigitaltransducer, be used. The use of such interdigital transducers offers in the production process according to the invention the same advantages as in the analysis method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann auf der freien Oberfläche eines Festkörperchips erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Festkörperchip vor Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens mit einem bevorzugten Aufenthaltsbereich versehen wird, dessen Benetzungseigenschaften sich von seiner Umgebung derart unterscheiden, daß sich die Flüssigkeit mit den zu bindenden Makromolekülen bevorzugt darauf aufhält. Ebenso wie bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren läßt sich so die Anforderung an die Genauigkeit der Oberflächenschallwelleneinstrahlung reduzieren, da die Bewegung der Flüssigkeit sich hauptsächlich auf den bevorzugten Aufenthaltsbereich beschränkt.The Production method according to the invention can on the free surface a solid state chip respectively. However, it is particularly advantageous if the solid-state chip before application of the manufacturing method according to the invention is provided with a preferred residence area, its wetting properties differ from his surroundings in such a way that the liquid with the macromolecules to be bound preferably stays on it. As in the analysis method according to the invention let yourself so the requirement for the accuracy of surface acoustic wave radiation reduce, as the movement of the liquid mainly on limited the preferred location area.
Zudem ist eine mit einem solchen Herstellungsverfahren hergestellte Analysevorrichtung vorteilhaft einsetzbar, um ein erfindungsgemäßes Analyseverfahren durchzuführen, bei dem ebenfalls ein bevorzugter Aufenthaltsbereich wie bereits oben beschrieben vorteilhaft zum Einsatz kommen kann.moreover is an analysis device produced by such a manufacturing method can be advantageously used to perform an analysis method according to the invention, at also a preferred area of residence as above described advantageous can be used.
Ein bevorzugter Aufenthaltsbereich kann wie bereits bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren beschrieben hergestellt werden. Dabei sind verschiedene Geometrien des Aufenthaltsbereiches möglich.One preferred residence area can, as in the analysis method according to the invention be prepared described. There are different geometries of the common area possible.
Ebenso wie bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren können auch mehrere bevorzugte Aufenthaltsbereiche eingesetzt werden, die an denjenigen Orten der Festkörperoberfläche angeordnet sind, an denen sich die Spots des Microarrays befinden sollen, das mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt wird. Die bevorzugten Aufenthaltsbereiche an diesen Orten erleichtern die Lokalisierung der Flüssigkeit mit den Makromolekülen, die an den Spots gebunden werden sollen. Durch Einstrahlen einer Oberflächenschallwelle ausreichend hoher Intensität kann dennoch der Flüssigkeitstropfen mit den Makromolekülen, die die Spots des Microarrays bilden sollen, von einem bevorzugten Aufenthaltsbereich zum nächsten bewegt werden.As well as in the analysis methods of the invention can several preferred residence areas are used, the are arranged at those locations of the solid surface, where the spots of the microarray should be located with the the production process according to the invention will be produced. The preferred living areas at these Places facilitate the localization of the liquid with the macromolecules, the to be bound to the spots. By radiating a surface sound wave sufficiently high intensity can still the liquid drop with the macromolecules, which are to form the spots of the microarray of a preferred residence area to the next to be moved.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird die Menge der an einem Ort gebundenen Makromoleküle durch Vermessung der Dämpfung und/oder Geschwindigkeitsänderung von zumindest einer Oberflächenschallwelle bestimmt, die in Richtung der gebundenen Makromoleküle geschickt wird. Nachdem ein oder mehrere Spots des Microarrays mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, wird eine Oberflächenschallwelle in Richtung des bzw. der Spots geschickt und nach Durchlaufen des entsprechenden Gebietes der Oberfläche in ihrer Intensität und/oder bzgl. der Geschwindigkeitsänderung vermessen. Durch Vergleich der Intensität und/oder Geschwindigkeit mit dem Wert, der vor dem Aufbringen der Makromoleküle im Microarray gemessen wurde, kann die Dämpfung bzw. Geschwindigkeitsänderung der Oberflächenschallwelle durch die Präsenz der Makromoleküle bestimmt werden. Daraus kann auf die Menge der gebundenen Makromoleküle zurückgeschlossen werden. So kann für jeden einzelnen Spot des hergestellten Microarrays auf die dort befindliche Anzahl der Makromoleküle geschlossen werden. Wird ein solchermaßen vermessenes Microarray zur Analyse von Makromolekülen z. B. gemäß dem erfindungsgemäßen Analyseverfahren eingesetzt, ist eine genaue quantitative Aussage möglich. Gegebenenfalls wird zusätzlich eine Kalibrierungsmessung vorgenommen.at a preferred embodiment of the manufacturing method according to the invention is the amount of macromolecules bound in one place Measurement of damping and / or speed change of at least one surface acoustic wave destined to be sent towards the bound macromolecules becomes. After one or more spots of the microarray with the inventive method have been made, a surface sound wave in the direction the spot or spots and after passing through the appropriate Area of the surface in their intensity and / or with respect to the speed change. By comparison the intensity and / or Speed with the value before applying the macromolecules in the microarray was measured, the attenuation or speed change the surface sound wave through the presence the macromolecules be determined. This can be deduced from the amount of bound macromolecules become. So can for every single spot of the produced microarray on the there be closed number of macromolecules. Becomes in such a way measured microarray for the analysis of macromolecules z. B. according to the analysis method according to the invention used, an accurate quantitative statement is possible. Possibly will be added made a calibration measurement.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung läßt sich auf präzise und reproduzierbare Weise ein Microarray herstellen, das ins besondere vorteilhaft mit den erfindungsgemäßen Analyseverfahren eingesetzt werden kann. Die Einrichtungen zur Erzeugung der Oberflächenschallwellen, vorzugsweise also der Interdigitaltransducer, können zunächst für die Herstellung des Microarrays eingesetzt und dann weiterbenutzt werden, um Analysen durchzuführen. Auch ein ggf. vorhandener bevorzugter Aufenthaltsbereich kann zunächst vorteilhaft bei der Herstellung des Microarrays ausgenutzt und dann bei folgenden Analysen verwendet werden.With the method according to the invention for the preparation of an analysis device can be precise and reproducible way to produce a microarray, in particular advantageously used with the analysis method according to the invention can be. The devices for generating surface acoustic waves, Preferably, therefore, the interdigital transducer, can first for the production of the microarray be used and then used to perform analyzes. Also an optionally present preferred residence area may initially be advantageous used in the production of the microarray and then at the following Analyzes are used.
Sowohl bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren als auch beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird eine kleine Flüssigkeitsmenge mit Hilfe von Oberflächenschallwellen bewegt, um lokal reagieren zu können, entweder zum Aufbau eines Microarrays aus einzelnen Spots oder zur Reaktion des in der Flüssigkeit befindlichen Materials mit einzelnen Spots des Microarrays. Der Einsatz des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen ermöglicht dabei jeweils eine schonende und definierte Bewegung.Both in the inventive analy As well as in the manufacturing method according to the invention, a small amount of liquid is moved by means of surface acoustic waves in order to be able to react locally, either to build up a microarray from individual spots or to react the liquid in the material with individual spots of the microarray. The use of the momentum transfer of surface acoustic waves allows each a gentle and defined movement.
Anhand der anliegenden Figuren werden Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren im Detail erläutert. Die Figuren sind dabei nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und nur schematisch. Es zeigtBased The attached figures are embodiments of the inventive method in Detail explained. The figures are not necessarily to scale and only schematically. It shows
Auf
der Oberfläche
befinden sich Interdigitaltransducer
Die
Anzahl und Anordnung der Interdigitaltransducer ist an die gewünschten
Gegebenheiten angepaßt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens
befindet sich zwischen den Interdigitaltransducern ein bevorzugter
Aufenthaltsbereich
Mit
einer solchen Anordnung wird das erfindungsgemäße Analyseverfahren wie folgt
durchgeführt.
Ein Flüssigkeitstropfen
Mit
Hilfe von Oberflächenschallwellen,
die mit den Interdigitaltransducern
Nach
einer Verweildauer, die etwa der typischen Hybridisierungszeit der
in dem Flüssigkeitstropfen
Es
kann auch eine in situ-Messung durchgeführt werden. Nachdem der Flüssigkeitstropfen
Die Messung der Fluoreszenz oder eines anderen Nachweisparameters, wie z. B. der elektrischen Ladung oder der Masse, erfolgt in bekannter Weise mit entsprechenden hier nicht näher interessierenden Meß- und Auswerteeinrichtungen und Auswerteprogrammen.The Measurement of fluorescence or other detection parameter, such as z. As the electrical charge or mass, in a known manner with corresponding here not closer of interest and evaluation devices and evaluation programs.
Bei
den beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren
ist nur eine sehr kleine Flüssigkeitsmenge
Da nur eine kleine Flüssigkeitsmenge notwendig ist, kann die Konzentration der zu untersuchenden Makromoleküle in dem Flüssigkeitstropfen höher sein, auch wenn nur wenig Ausgangsmaterial an zu untersuchenden Makromolekülen vorliegt.There only a small amount of liquid is necessary, the concentration of the macromolecules to be examined in the Be liquid droplets higher, even if only a small amount of starting material is present on the macromolecules to be examined.
Andererseits kann bei mit herkömmlichen Verfahren vergleichbarer Konzentration die Probenmenge sehr viel geringer sein, da nur Nanolitermengen benötigt werden.on the other hand can with conventional methods comparable concentration the sample amount much lower be, since only Nanolitermengen needed become.
Durch
eine entsprechende zeitliche Ansteuerung an die Interdigitaltransducer
ist auch der Einsatz von Interdigitaltransducern mit gleichmäßigem Fingerabstand
möglich.
Erreicht der Flüssigkeitstropfen eine
Ecke des mäanderförmigen Aufenthaltsbereiches
Die
Auswertung erfolgt ebenso wie bei einer Anordnung der
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann auch mit einer Analysevorrichtung gemäß der
Selbstverständlich sind auch andere Geometrien der Aufenthaltsbereiche denkbar, die an die entsprechenden Gegebenheiten angepaßt sind. Die Figuren zeigen die Anordnung jeweils nur schematisch. Tatsächlich befindet sich eine sehr viel größere Anzahl von Spots auf einem Chip, so daß z. B. eine DNA-Screening-Analyse möglich ist.Of course they are also other geometries of the living areas conceivable, to the corresponding Adapted conditions are. The figures show the arrangement only schematically. Indeed There is a much larger number of spots on a chip, so that z. B. a DNA screening analysis possible is.
Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform sind bevorzugte Aufenthaltsbereiche nur im Bereich der einzelnen Spots vorgesehen, ohne miteinander verbunden zu sein. Solche Aufenthaltsbereiche dienen der Lokalisierung des Flüssigkeitstropfens im Bereich der einzelnen Spots. Durch Einstrahlen einer Oberflächenschallwelle ausreichender Intensität kann dennoch der Flüssigkeitstropfen von einem Aufenthaltsbereich zum nächsten bewegt werden. Die Anforderungen an die Präzision der Oberflächenwelleneinstrahlung sind jedoch verringert, da die bevorzugten Aufenthaltsbereiche an den einzelnen Spots die Lokalisierung des Tropfens in ihrem Bereich unterstützen.In an embodiment which is not shown, preferred residence areas are provided only in the area of the individual spots without being connected to one another. Such residence areas are used to localize the liquid drop in the area of the individual spots. By radiating a surface acoustic wave of sufficient intensity, the liquid drop can nevertheless be moved from one location area to the next. The However, surface acoustic wave precision requirements are reduced because the preferred location areas at each spot help localize the drop in their area.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann auch ohne Einsatz eines bevorzugten Aufenthaltsbereiches
Im Anschluß kann z. B. eine weitere Flüssigkeitsmenge aufgebracht werden, in der sich andere Makromoleküle befinden, die an anderen Stellen des Chips gebunden werden sollen, um so ein Microarray zu erzeugen, in dem sich an unterschiedlichen Spots unterschiedliche Makromoleküle befinden.in the Connection can z. B. another amount of liquid be applied, in which other macromolecules are located, which should be tied in other places of the chip, so one Microarray to produce, in which different spots on different macromolecules are located.
Es können auch Flüssigkeitstropfen mit unterschiedlichen Makromolekülen nacheinander über denselben Spot bewegt werden. Auf diese Weise können verschiedene Sequenzen aneinander gehängt werden, um gewünschte Sondenmoleküle zu erzeugen. Die Makromoleküle aus Flüssigkeitstropfen, die zu einem späteren Zeitpunkt über die Oberfläche bewegt werden, auf denen bereits Makromoleküle aus früher über die Oberfläche bewegten Flüssigkeitstropfen gebunden sind, hybridisieren ggf. mit den ersten Makromolekülen, um ggf. längere Makromoleküle zu bilden.It can also liquid drops with different macromolecules successively over the same Spot to be moved. This way you can create different sequences hanged together be desired probe molecules to create. The macromolecules from liquid drops, to a later Time over the surface be moved on which already macromolecules from earlier moved over the surface liquid drops If necessary, hybridize with the first macromolecules to possibly longer macromolecules to build.
Werden Makromoleküle eingesetzt, die eine elektroaktive Gruppe aufweisen, die bei Anlegen eines elektrischen Feldes eine Bindung mit der Oberfläche eingeht, so wird anstelle der Beleuchtung ein homogenes elektrisches Feld geeigneter Stärke, Orientierung und Polarität angelegt.Become macromolecules used, which have an electroactive group which when applied an electric field makes a bond with the surface, so instead of lighting a homogeneous electric field suitable strength, Orientation and polarity created.
Der gesamte Prozeß kann auch parallelisiert werden, um die Prozeßgeschwindigkeit bei der Herstellung eines Microarrays zu erhöhen.Of the entire process can also be parallelized to the process speed in the production of a microarray.
In
analoger Weise lassen sich auch die Anordnungen der
Die Lokalisierung der Flüssigkeitstropfen, die zur Bildung des Microarrays über die Oberfläche geschickt werden, kann durch die entsprechenden bevorzugten Aufenthaltsbereiche unterstützt werden. So ist es auch möglich, eine Anordnung von bevorzugten Aufenthaltsbereichen auf der Festkörperoberfläche vorzusehen, an denen sich die Spots nach dem Herstellungsverfahren befinden sollen. Durch solche Aufenthaltsbereiche, die nicht miteinander verbunden sind, wird die Lokalisierung der Flüssigkeit bei der Bildung des Microarrays unterstützt, so daß Anforderungen an die Präzision der durch die Oberflächenschallwellen induzierten Bewegung verringert sind.The Localization of liquid drops, the over to the formation of the microarray the surface can be sent through the appropriate preferred living areas supports become. So it is also possible to provide an arrangement of preferred residence areas on the solid surface, where the spots are after the manufacturing process should. Through such common areas that are not interconnected are, the localization of the liquid in the formation of the Microarrays supported, so that requirements to the precision the through the surface sound waves induced movement are reduced.
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung eines Microarrays muß also der äußere Parameter, in den geschilderten
Beispielen die Beleuchtung oder das elektrische Feld, nicht lokal
erzeugt werden, sondern kann homogen über der ganzen Chipoberfläche sein.
Die ortsaufgelöste
Bindung wird dadurch gewährleistet,
daß nur
ein sehr kleiner Teil der Oberfläche
mit dem Flüssigkeitstropfen
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