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 ...

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Figure 00000001

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.

US 5,653,939 beschreibt Verfahren und Vorrichtungen zur Identifizierung von Molekülen in einer Probensubstanz unter Einsatz eines Feldes mit unterschiedlichen darauf gebundenen Molekülen. Die Probenflüssigkeit wird auf das Feld aufgebracht und ein Signal ausgewertet, daß von der Bindung der Moleküle in der Flüssigkeit mit den Molekülen auf dem Feld abhängt. US 5,653,939 describes methods and apparatus for identifying molecules in a sample substance using a panel with different molecules bound thereto. The sample liquid is applied to the field and a signal is evaluated which depends on the binding of the molecules in the liquid with the molecules in the field.

Ein Verfahren zur Beschichtung von Oberflächen, bei dem reaktive Gruppen enthaltende Beschichtungsmoleküle durch Beleuchtung mit Licht kovalent an einer Oberfläche gebunden werden, ist in DE 198 27 900 A1 beschrieben. Die Verwendung eines wahlweise einstellbaren Belichtungsmusters zur Erzeugung einer Belichtungsmatrix ist in DE 199 40 752 A1 offenbart.A method for coating surfaces in which coating molecules containing reactive groups are covalently bonded to a surface by illumination with light is disclosed in US Pat DE 198 27 900 A1 described. The use of an optional adjustable exposure pattern to produce an exposure matrix is disclosed in U.S. Patent No. 5,376,866 DE 199 40 752 A1 disclosed.

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 JP 10327590 A geschildert ist.WO 00/16082 describes an analytical method in which a solid surface is used, the wetting properties of which differ from the surrounding solid surface in such a way that a liquid preferably remains on it. WO 94/05414 and WO 00/10011 describe the use of sound waves for the distribution and mixing of liquids, while the distribution of liquids with surface acoustic waves in Patent Abstracts of Japan JP 10327590 A is described.

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

1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Makromolekülen, 1 an arrangement for carrying out the method according to the invention for the analysis of macromolecules,

2 eine andere Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Makromolekülen, 2 another arrangement for carrying out a method according to the invention for the analysis of macromolecules,

3 eine weitere Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Makromolekülen, und 3 a further arrangement for carrying out a method according to the invention for the analysis of macromolecules, and

4 einen Schritt bei der erfindungsgemäßen Herstellung einer Analysevorrichtung. 4 a step in the preparation of an analysis device according to the invention.

1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens. 1 kennzeichnet die Oberfläche eines Festkörperchips, ähnlich wie er z. B. auch für Anwendungen in der Halbleitertechnik verwendet wird. Das Material des Substrates dieser Oberfläche ist piezoelektrisch und vorteilhafterweise mit Siliziumdioxid beschichtet. Eine Siliziumdioxidbeschichtung garantiert eine wohl definierte und bekannte Oberflächenchemie. 1 shows an apparatus for carrying out the analysis method according to the invention. 1 indicates the surface of a solid-state chip, similar to how he z. B. is also used for applications in semiconductor technology. The material of the substrate of this surface is piezoelectric and advantageously coated with silicon dioxide. A silica coating guarantees a well-defined and well-known surface chemistry.

Auf der Oberfläche befinden sich Interdigitaltransducer 5, 6, 7 und 8 in getaperter Ausführung. Die Interdigitaltransducer bestehen aus Elektroden 9 mit fingerartigen Fortsätzen, die paarweise ineinander greifen. Alternativ sind auch andere Geometrien von Interdigitaltransducern denkbar, wie sie aus der Technologie der Oberflächenwellenfilter bekannt sind. Bei Anlegen eines Wechselfeldes an die Elektroden 9 eines Interdigitaltransducers wird eine Oberflächenschallwelle mit einer Wellenlänge erzeugt, die dem Fingerabstand der Elektroden entspricht und deren Ausbreitungsrichtung im wesentlichen senkrecht zu den Fingerelektroden ist. Durch die getaperte Ausführung, bei der der Abstand der Finger lokal unterschiedlich ist, ist eine lateral begrenzte Oberflächenschallwelle erzeugbar. Die Transducer umfassen jeweils eine große Anzahl von ineinander greifenden Fingern, von denen jeweils nur einige schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt sind.On the surface are interdigital transducers 5 . 6 . 7 and 8th in taped version. The interdigital transducers consist of electrodes 9 with finger-like projections, which engage in pairs. Alternatively, other geometries of interdigital transducers are conceivable, as are known from the technology of surface acoustic wave filters. When applying an alternating field to the electrodes 9 of an interdigital transducer, a surface acoustic wave having a wavelength corresponding to the finger spacing of the electrodes and whose propagation direction is substantially perpendicular to the finger electrodes is generated. Due to the tapered design, in which the distance between the fingers is locally different, a laterally limited surface acoustic wave can be generated. The transducers each include a large number of interdigitated fingers, only a few of which are shown schematically and not to scale.

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 11. Dessen Benetzungseigenschaften unterscheiden sich derart von seiner Umgebung, daß sich eine wäßrige Lösung bevorzugt darauf aufhält. Dazu ist z. B. die Umgebung des bevorzugten Aufenthaltsbereiches silanisiert. Ein solcher bevorzugter Aufenthaltsbereich verbessert die Lokalisierung von wäßriger Lösung, ist jedoch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht notwendigerweise vorgesehen. Im Bereich des bevorzugten Aufenthaltsbereiches 11 sind Spots 16 aus Makromolekülen angeordnet. Die einzelnen Spots 16 umfassen jeweils Makromoleküle, die für jeden Spot 16 z. B. unterschiedlich sind.The number and arrangement of the interdigital transducer is adapted to the desired conditions. In the exemplary embodiment of a device for carrying out the analysis method according to the invention, a preferred residence area is located between the interdigital transducers 11 , Its wetting properties are so different from its surroundings that an aqueous solution preferably resides thereon. This is z. B. silanized the environment of the preferred residence area. Such a preferred residence area improves the localization of aqueous solution, but is not necessarily provided for carrying out the process of the invention. In the area of the preferred residence area 11 are spots 16 arranged from macromolecules. The individual spots 16 each include macromolecules for each spot 16 z. B. are different.

Mit einer solchen Anordnung wird das erfindungsgemäße Analyseverfahren wie folgt durchgeführt. Ein Flüssigkeitstropfen 3 mit zu untersuchenden Makromolekülen wird z. B. mit Hilfe eines Pipettierroboters in den Bereich der Spots 16 gebracht, wie es in 1 sichtbar ist. Der Flüssigkeitstropfen ist in der Größenordnung von einigen wenigen nl bis μl. Ein Spot hat z. B. eine Ausdehnung von 100 μm, wenn ein Tropfen mit wenigen nl eingesetzt wird.With such an arrangement, the analysis method of the present invention is carried out as follows. A drop of liquid 3 with macromolecules to be examined is z. B. with the help of a pipetting robot in the field of spots 16 brought as it is in 1 is visible. The drop of liquid is of the order of a few nl to μl. A spot has z. B. an extension of 100 microns, if a drop with a few nl is used.

Mit Hilfe von Oberflächenschallwellen, die mit den Interdigitaltransducern 5, 6, 7 und 8 erzeugt werden, wird ein Impuls auf die Flüssigkeitsmenge erzeugt. Dazu wird an den entsprechenden Interdigitaltransducer über die Elektroden 9 und entsprechende nicht gezeigte Anschlußelektroden ein elektromagnetisches Wechselfeld einiger 10 bis einiger 100 MHz angelegt. Dort, wo der Fingerabstand derart ist, daß die Resonanzbedingung im wesentlichen erfüllt ist, wird eine Oberflächenschallwelle erzeugt, die sich im wesentlichen senkrecht zu den Fingern des Interdigitaltransducers ausbreitet. Beispielhaft ist dies in 1 durch den Pfeil 14 angedeutet. Die Oberflächenschallwelle überträgt einen Impuls auf die Flüssigkeitsmenge 3 und bewegt so den Flüssigkeitstropfen von einem Spot zu einem anderen. Mit Hilfe der in 1 gezeigten vier Interdigitaltransducer 5, 6, 7 und 8 läßt sich der Flüssigkeitstropfen 3 so definiert an die Stelle eines bestimmten Spots 16 bringen.With the help of surface acoustic waves, using the interdigital transducers 5 . 6 . 7 and 8th are generated, an impulse is generated on the amount of liquid. For this purpose, the corresponding interdigital transducer via the electrodes 9 and corresponding terminal electrodes (not shown) applied an electromagnetic alternating field of several tens to several hundreds of MHz. Where the finger spacing is such that the resonant condition is substantially met, a surface acoustic wave is generated which propagates substantially perpendicular to the fingers of the interdigital transducer. This is exemplified in 1 through the arrow 14 indicated. The surface acoustic wave transmits an impulse to the amount of liquid 3 and moves the drop of liquid from one spot to another. With the help of in 1 shown four interdigital transducer 5 . 6 . 7 and 8th can the liquid drop 3 so defined to the place of a particular spot 16 bring.

Nach einer Verweildauer, die etwa der typischen Hybridisierungszeit der in dem Flüssigkeitstropfen 3 vorhandenen Makromoleküle mit den an dem Spot vorhandenen Makromolekülen entspricht, wird der Flüssigkeitstropfen 3 wiederum mit Hilfe von Oberflächenschallwellen von dem Spot entfernt. Er kann kann zu einem anderen Spot bewegt werden, um eine entsprechende Hybridisierung an dem dortigen Ort zu ermöglichen. Nachdem die gewünschten Spots 16 mit der Flüssigkeit 3 in Berührung gekommen sind, wird analysiert, an welchen Spots eine Hybridisierung mit den in der Flüssigkeit vorhandenen Makromolekülen stattgefunden hat. Befinden sich z. B. in der Flüssigkeit fluoreszenzmarkierte Makromoleküle, kann durch eine ortsaufgelöste Messung der Fluoreszenz festgestellt werden, an welchen Spots eine Reaktion stattgefunden hat. Ist die Art der Makromoleküle, die sich an den einzelnen Spots 16 befinden, bekannt, läßt sich auf diese Weise auf die Art der Makromoleküle in dem Flüssigkeitstropfen 3 zurückschließen.After a residence time about the typical hybridization time in the liquid drop 3 existing macromolecules with the macromolecules present on the spot, the liquid drop 3 again with the help of Surface sound waves removed from the spot. It can be moved to another spot to allow for appropriate hybridization at that location. After the desired spots 16 with the liquid 3 is analyzed, at which spots a hybridization with the liquid present in the macromolecules has taken place. Are z. B. in the liquid fluorescently labeled macromolecules can be determined by a spatially resolved measurement of fluorescence at which spots a reaction has taken place. Is the type of macromolecules that are involved in each spot 16 In this way, it is possible to determine the nature of the macromolecules in the drop of liquid 3 back close.

Es kann auch eine in situ-Messung durchgeführt werden. Nachdem der Flüssigkeitstropfen 3 auf den ersten Spot aufgebracht worden ist, wird er z. B. mit Hilfe der Oberflächenschallwelle 14 des ersten Interdigitaltransducers 7 ein wenig von dem Spot weg bewegt. Mit dem gegenüberliegenden Interdigitaltransducer 6 wird eine zweite Oberflächenschallwelle erzeugt, die im Wechsel mit der ersten Oberflächenschallwelle 14 in entgegengesetzter Richtung auf den Tropfen 3 wirkt. Daraufhin bewegt sich der Tropfen 3 rückwärts wiederum über den Spot hinweg. Durch den zeitlichen Wechsel der zwei Oberflächenschallwellen bewegt sich also der Tropfen hin und her. Bei jeder Berührung des Tropfens 3 mit dem Spot reagieren Makromoleküle aus der Flüssigkeit mit Makromolekülen am Spot. Durch Vermessen z. B. der Fluoreszenz zu denjenigen Zeitpunkten, an denen sich der Tropfen 3 gerade nicht an dem Spot befindet, kann so der zeitliche Verlauf der Reaktion bestimmt und eine Aussage über die Reaktionskinetik getroffen werden.It can also be carried out in situ measurement. After the liquid drop 3 has been applied to the first spot, he is z. B. using the surface acoustic wave 14 of the first interdigital transducer 7 moved a bit away from the spot. With the opposite interdigital transducer 6 a second surface acoustic wave is generated, alternating with the first surface acoustic wave 14 in the opposite direction to the drop 3 acts. Then the drop moves 3 backwards across the spot. Due to the temporal change of the two surface sound waves, so the drop moves back and forth. Every time you touch the drop 3 Macromolecules from the liquid react with the spot with macromolecules at the spot. By measuring z. B. the fluorescence at those times, at which the drop 3 is not located at the spot, so the temporal course of the reaction can be determined and made a statement about the reaction kinetics.

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 3 notwendig, so daß auch bei einer begrenzten Menge Material, das zu untersuchen ist, eine verläßliche und reproduzierbare Messung möglich ist. Es ist nicht notwendig, alle Spots 16 gleichzeitig mit der Flüssigkeit zu überschwemmen.In the described method according to the invention is only a very small amount of liquid 3 necessary, so that even with a limited amount of material to be examined, a reliable and reproducible measurement is possible. It is not necessary, all spots 16 at the same time as flooding the liquid.

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.

2 zeigt die Geometrie einer anderen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens. Die Spots 16 sind hier entlang eines mäanderförmigen Aufenthaltsbereiches 17 angeordnet. Ein Flüssigkeitstropfen, der sich auf diesem mäanderförmigen Aufenthaltsbereich 17 befindet, kann mit Hilfe der Interdigitaltransducer entlang des Aufenthaltsbereiches bewegt werden, so daß er alle Spots sequenziell berührt. Diese Anordnung des Aufenthaltsbereiches senkt die Anforderungen an die Genauigkeit der lateralen Auflösung eines einzelnen Interdigitaltransducers. Bei dem gezeigten Verfahrensschritt der 2 wird eine Oberflächenschallwelle 12 mit Hilfe des Interdigitaltransducers 8 erzeugt, so daß ein Flüssigkeitstropfen im in der Figur linken Teil des Aufenthaltsbereiches 17 nach oben bewegt werden kann. Der Übersichtlichkeit halber ist der Flüssigkeitstropfen selbst nicht dargestellt. 2 shows the geometry of another arrangement for carrying out the analysis method according to the invention. The spots 16 are here along a meandering residence area 17 arranged. A drop of liquid settling on this meandering area 17 can be moved with the help of the interdigital transducer along the residence area, so that it touches all spots sequentially. This location area arrangement reduces the accuracy requirements of the lateral resolution of a single interdigital transducer. In the illustrated method step of 2 becomes a surface sound wave 12 with the help of the interdigital transducer 8th generated so that a liquid drop in the left part of the residence area in the figure 17 can be moved upwards. For the sake of clarity, the liquid drop itself is not shown.

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 17, wird zeitlich synchron ein anderer Interdigitaltransducer eingesetzt, der eine Bewegung in der abgeknickten Richtung ermöglicht.By appropriate timing of the interdigital transducer and the use of interdigital transducers with even finger spacing is possible. If the drop of liquid reaches a corner of the meandering area of residence 17 , another interdigital transducer is used synchronously in time, which allows a movement in the bent direction.

Die Auswertung erfolgt ebenso wie bei einer Anordnung der 1.The evaluation takes place as well as in an arrangement of 1 ,

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit einer Analysevorrichtung gemäß der 3 durchgeführt werden. Hier ist der Aufenthaltsbereich 19 kreuzförmig gestaltet. Auch bei einer solchen Anordnung sind die Anforderungen an die Präzision der Interdigitaltransducer niedriger.The inventive method can also be used with an analysis device according to the 3 be performed. Here is the common area 19 shaped like a cross. Even with such an arrangement, the demands on the precision of the interdigital transducer are lower.

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 11, 17, 19 durchgeführt werden, wenn die Ansteuerung der Interdigitaltransducer präzise genug erfolgt. Anstelle getaperter Interdigitaltransducer kann auch eine Anzahl unterschiedlicher und individuell ansteuerbarer Transducer eingesetzt werden, die immer nur einen schmalen Bereich der Oberfläche mit einer Oberflächenschallwelle überstreichen.The inventive method can also without use of a preferred residence area 11 . 17 . 19 be carried out when the control of the interdigital transducer is precise enough. Instead of a taped interdigital transducer, it is also possible to use a number of different and individually controllable transducers, which always cover only a small area of the surface with a surface acoustic wave.

4 zeigt einen Schritt bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für ein Microarray. Auf dem Festkörperchip 1 ist ein bevorzugter Aufenthaltsbereich 11 vorgesehen. Ein Flüssigkeitstropfen 2 wird auf den bevorzugten Aufenthaltsbereich 11 z. B. mit Hilfe eines Pipettierroboters aufgebracht. Die Flüssigkeitsmenge ist z. B. in der Größenordnung von 1 nl bis wenigen μl. Der Flüssigkeitstropfen enthält Makromoleküle, die als Sondenmoleküle dienen sollen und zu diesem Zweck an vorbestimmten Orten gebunden werden sollen. Der Flüssigkeitstropfen wird dazu mit Hilfe von Oberflächenschallwellen, die mit den Interdigitaltransducern 5, 6, 7 und 8 erzeugt werden, an einen gewünschten Ort gebracht. Beispielhaft ist eine Oberflächenwelle 13 gezeigt, die mit dem Interdigitaltransducer 7 in einer Weise erzeugt wird, die bereits oben für das erfindungsgemäße Analyseverfahren be schrieben ist. Durch den Impulsübertrag der Oberflächenschallwelle 13 auf den Flüssigkeitstropfen 2 wird dieser in Richtung 15 bewegt. Ist der Flüssigkeitstropfen 2 an der gewünschten Stelle angekommen, wird die Beschallung mit der Oberflächenschallwelle gestoppt, so daß der Flüssigkeitstropfen 2 zur Ruhe kommt. Daraufhin wird ein äußerer Parameter geändert, auf den das Material in dem Flüssigkeitstropfen 2 reagiert. Zum Beispiel können die in dem Flüssigkeitstropfen enthaltenen Makromoleküle photoaktiv sein. In diesem Falle wird eine Beleuchtungsquelle geeigneter Wellenlänge und Intensität eingeschaltet, die oberhalb des Chips 1 angeordnet ist und den gesamten Chip homogen beleuchtet. Die Oberflächenchemie des Chips bzw. des bevorzugten Aufenthaltsbereiches 11 ist dabei so gewählt, daß durch die Beleuchtung der photoaktiven Gruppe der Makromoleküle eine Bindung der Makromoleküle mit der Oberfläche ermöglicht wird. Auf diese Weise wird an einem definierten Ort der Oberfläche ein Spot erzeugt, an dem sich die Makromoleküle aus der Flüssigkeitsmenge 2 binden. Die Flüssigkeitsmenge 2 kann im Anschluß weiterbewegt werden, um an einer anderen Stelle einen weiteren Spot zu erzeugen. 4 shows a step in the production process for a microarray according to the invention. On the solid state chip 1 is a preferred residence area 11 intended. A drop of liquid 2 will be on the preferred location area 11 z. B. applied by means of a pipetting robot. The amount of liquid is z. B. in the order of 1 nl to a few ul. The liquid drop contains macromolecules which are to serve as probe molecules and for this purpose are to be bound at predetermined locations. The drop of liquid is made by means of surface acoustic waves, which interact with the interdigital transducers 5 . 6 . 7 and 8th be brought to a desired location. Exemplary is a surface wave 13 shown with the interdigital transducer 7 is generated in a manner already described above for the analysis method according to the invention be. By the momentum transfer of the surface acoustic wave 13 on the liquid drop 2 this one is going in the direction 15 emotional. Is the liquid drop 2 arrived at the desired location, the sonication is stopped with the surface acoustic wave, so that the liquid drop 2 comes to rest. Thereafter, an external parameter is changed, to which the material in the liquid drop 2 responding. For example, the macromolecules contained in the liquid drop may be photoactive. In this case, an illumination source of suitable wavelength and intensity is switched on, which is above the chip 1 is arranged and the entire chip homogeneously illuminated. The surface chemistry of the chip or the preferred residence area 11 is chosen so that a binding of the macromolecules with the surface is made possible by the illumination of the photoactive group of the macromolecules. In this way, a spot is generated at a defined location of the surface, at which the macromolecules from the amount of liquid 2 tie. The amount of fluid 2 can then be moved further to create another spot at another point.

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 2 und 3 erzeugen.In an analogous manner, the arrangements of 2 and 3 produce.

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 2 in Verbindung ist, in dem sich die zu bindenden Makromoleküle befinden.In the method according to the invention for producing a microarray, therefore, the external parameter, in the examples described, the illumination or the electric field, does not have to be generated locally, but may be homogeneous over the entire chip surface. The spatially resolved binding is ensured by the fact that only a very small part of the surface with the liquid drop 2 in which the macromolecules to be bound are located.

Claims (23)

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 Flüssigkeitstropfen (3) in Berührung waren, d) Untersuchung der mit dem zumindest einen Flüssigkeitstropfen (3) in Berührung gekommenen Spots daraufhin, ob und/oder in welchem Maße eine spezifische Reaktion mit dem Material des zumindest einen Flüssigkeitstropfens (3) stattgefunden hat.Method for analyzing macromolecules using a microarray consisting of several spots ( 16 ) in a known arrangement comprising a plurality of first macromolecules which are substantially equal to each other for a spot, the microarray being located on a solid surface ( 1 ), preferably a solid-state chip, in which a) at least one drop of liquid ( 3 ), which contains second macromolecules, on the solid surface ( 1 ), the amount of liquid in a drop ( 3 ) is so small that only one spot ( 16 ) or a group of a few spots of the microarray at a time with the at least one drop of liquid ( 3 b) after expiration of a predetermined time the at least one liquid drop ( 3 ) 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 is moved, c) repetition of steps a) and b) until the desired spots of the microarray with the at least one liquid drop ( 3 d) examination of the at least one drop of liquid ( 3 ), whether and / or to what extent a specific reaction with the material of the at least one liquid drop ( 3 ) has taken place. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 1, bei dem Schritt d) individuell nach der jeweiligen Durchführung des Schrittes a) oder nach der jeweiligen Durchführung des Schrittes b) durchgeführt wird.Method for the analysis of macromolecules Claim 1, wherein the step d) individually after the respective implementation of the Step a) or after the respective implementation of step b) is performed. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 1, bei dem Schritt d) nach Schritt c) durchgeführt wird.Method for the analysis of macromolecules Claim 1, wherein the step d) after step c) is performed. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Oberflächenschallwelle in Richtung eines oder mehrerer Spots (16) geschickt wird, und aus deren Dämpfung und/oder Geschwindigkeitsänderung auf die Menge der am jeweiligen Spot (16) gebundenen zweiten Makromoleküle geschlossen wird, nachdem der Flüssigkeitstropfen (3) entfernt worden ist.Method for analyzing macromolecules according to one of Claims 1 to 3, in which a surface acoustic wave is directed in the direction of one or more spots ( 16 ) and from their damping and / or speed change on the amount of at each spot ( 16 ) bound second macromolecules is closed after the liquid drop ( 3 ) has been removed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Schritt a) den folgenden Schritt a1) umfaßt: a1) Bewegung des Flüssigkeitstropfens mit Hilfe des Impulsübertrages von zumindest zwei gegeneinander gerichteten Oberflächenschallwellen, die derart im Wechsel auf den zumindest einen Flüssigkeitstropfen (3) geschickt werden, daß der Tropfen hin und her bewegt wird, und währenddessen eine zeitabhängige Untersuchung des Spots oder der Gruppe weniger Spots daraufhin durchgeführt wird, ob und/oder in welchem Maße eine spezifische Reaktion mit dem Material des zumindest einen Flüssigkeitstropfens (3) stattgefunden hat.Method according to one of claims 1 to 4, in which step a) comprises the following step a1): a1) movement of the liquid drop by means of the momentum transfer of at least two mutually directed surface acoustic waves, thus alternatingly onto the at least one liquid drop ( 3 ), during which a time-dependent examination of the spot or of the group of fewer spots is carried out as to whether and / or to what extent a specific reaction with the material of the at least one liquid drop ( 3 ) has taken place. 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 (1) in Berührung kommt, a1) der zumindest eine Flüssigkeitstropfen (3) mit Hilfe des Impulsübertrages von zumindest zwei gegeneinander gerichteten Oberflächenschallwellen, die im Wechsel in Richtung des zumindest einen Flüssigkeitstropfens (3) geschickt werden, hin und her bewegt wird und währenddessen zeitabhängig untersucht wird, ob und/oder in welchem Maße eine spezifische Reaktion mit dem Material des zumindest einen Flüssigkeitstropfens (3) stattgefunden hat.Method for analyzing macromolecules using a microarray consisting of several spots ( 16 ) in a known arrangement comprising a plurality of first macromolecules which are substantially equal to each other for a spot, the microarray being located on a solid surface ( 1 ), preferably a solid-state chip, in which a) at least one drop of liquid ( 3 ), which contains second macromolecules, on the solid surface ( 1 ), the amount of liquid in a drop ( 3 ) is so small that only one spot ( 16 ) or a group of a few spots of the microarray at a time with the at least one drop of liquid ( 1 ) a1) the at least one liquid drop ( 3 ) with the aid of the momentum transfer of at least two mutually facing surface acoustic waves, the change in the direction of the at least one liquid drop ( 3 ), and during which time-dependent investigation is carried out as to whether and / or to what extent a specific reaction with the material of the at least one liquid drop ( 3 ) has taken place. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem nicht mehr als 10%, vorzugsweise nur einer der Spots (16) des Microarrays zu einem Zeitpunkt mit dem Flüssigkeitstropfen (3) in Berührung kommen.Method for the analysis of macromolecules according to one of Claims 1 to 6, in which not more than 10%, preferably only one of the spots ( 16 ) of the microarray at a time with the liquid drop ( 3 ) come into contact. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die zweiten Makromoleküle fluoreszierend sind und zur Untersuchung in Schritt d) bzw. Schritt a1) die Fluoreszenz ausgewertet wird.Method according to one of claims 1 to 7, wherein the second macromolecules are fluorescent and for investigation in step d) or step a1) the fluorescence is evaluated. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Flüssigkeitstropfen (3) mit Hilfe der Oberflächenschallwelle (12, 14) auf einem bevorzugten Aufenthaltsbereich (11, 17, 19) der Festkörperoberfläche (1) bewegt wird, dessen Benetzungseigenschaften sich derart von seiner Umgebung unterscheiden, daß sich der Flüssigkeitstropfen (3) bevorzugt darauf aufhält.Method of analyzing macromolecules according to one of Claims 1 to 8, in which the drop of liquid ( 3 ) using the surface acoustic wave ( 12 . 14 ) on a preferred residence area ( 11 . 17 . 19 ) of the solid surface ( 1 ) whose wetting properties differ from its surroundings in such a way that the drop of liquid ( 3 ) preferably stays on it. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 9, bei dem der bevorzugte Aufenthaltsbereich (17) mäanderförmig ist.A method of analyzing macromolecules according to claim 9, wherein the preferred location area ( 17 ) meandering. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 9, bei dem der bevorzugte Aufenthaltsbereich (19) kreuzförmig ist.A method of analyzing macromolecules according to claim 9, wherein the preferred location area ( 19 ) is cruciform. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Flüssigkeitstropfen (3) mit Hilfe der Oberflächenschallwellen (12, 14) auf einer Festkörperoberfläche (1) bewegt wird, die eine Anzahl von bevorzugten Aufenthaltsbereichen aufweist, deren Benetzungseigenschaften sich derart von ihrer Umgebung unterscheiden, daß sich der Flüssigkeitstropfen (3) bevorzugt darauf aufhält, und die an den Orten der Spots (16) angeordnet sind.A method for the analysis of macromolecules according to any one of claims 1 to 8, wherein the Flüs drop of liquid ( 3 ) with the help of surface sound waves ( 12 . 14 ) on a solid surface ( 1 ), which has a number of preferred residence areas whose wetting properties are so different from their surroundings that the drop of liquid ( 3 ) preferably, and at the locations of the spots ( 16 ) are arranged. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Vielzahl erster Makromoleküle unterschiedliche Oligonukleotide und/oder unterschiedliche Proteine und/oder unterschiedliche Antigene und/oder unterschiedliche Antikörper umfaßt, deren Lage auf dem Microarray bekannt ist.Method for the analysis of macromolecules one of the claims 1 to 12, in which the plurality of first macromolecules different oligonucleotides and / or different proteins and / or different antigens and / or different antibodies comprises whose location on the microarray is known. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die zumindest eine Oberflächenschallwelle (12, 14) mit zumindest einem, vorzugsweise getaperten, Interdigitaltransducer (5, 6, 7, 8) erzeugt wird.Method for analyzing macromolecules according to one of Claims 1 to 13, in which the at least one surface acoustic wave ( 12 . 14 ) with at least one, preferably tapered, interdigital transducer ( 5 . 6 . 7 . 8th ) is produced. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung für Makromoleküle, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem a) zumindest ein Flüssigkeitstropfen (2) mit zumindest einer Art von Makromolekülen auf eine Festkörperoberfläche (1), vorzugsweise eines Chips, aufgebracht wird, wobei die Makromoleküle eine aktive Gruppe aufweisen, die bei Änderung eines entsprechenden äußeren Parameters aktiviert wird, um eine Bindung an die Oberfläche (1) oder mit bereits an der Oberfläche gebundenen Molekülen zu ermöglichen, b) der zumindest eine Tropfen (2) mit Hilfe des Impulsübertrages einer oder mehrerer Oberflächenschallwellen (13) an einen gewünschten Ort auf der Oberfläche (1) bewegt wird, c) der äußere Parameter in zumindest einem Bereich der Oberfläche homogen und nicht-lokal derart geändert wird, daß eine Bindung der Makromoleküle ermöglicht wird.Method for producing an analysis device for macromolecules, in particular for carrying out the method according to one of Claims 1 to 14, in which a) at least one drop of liquid ( 2 ) with at least one kind of macromolecules on a solid surface ( 1 ), preferably a chip, wherein the macromolecules have an active group, which is activated upon change of a corresponding external parameter in order to bind to the surface ( 1 ) or with molecules already bound to the surface, b) the at least one droplet ( 2 ) by means of the momentum transfer of one or more surface sound waves ( 13 ) to a desired location on the surface ( 1 c) the external parameter is changed in at least a portion of the surface homogeneously and non-locally so as to allow binding of the macromolecules. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach Anspruch 15, bei dem die aktive Gruppe eine photoaktive Gruppe und der äußere Parameter die Beleuchtung, insbesondere deren Intensität oder Frequenz, umfassen.Method for producing an analysis device according to claim 15, wherein the active group is a photoactive group and the outer parameter the lighting, in particular their intensity or frequency include. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach Anspruch 15, bei dem die aktive Gruppe eine elektroaktive Gruppe und der äußere Parameter ein elektrisches Feld umfassen.Method for producing an analysis device according to claim 15, wherein the active group is an electroactive group and the outer parameter include an electric field. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach Anspruch 15, bei dem Makromoleküle eingesetzt werden, deren aktive Gruppe bei Temperaturerhöhung reagiert, und der äußere Parameter die Temperatur der Oberfläche umfaßt.Method for producing an analysis device according to claim 15, in which macromolecules are used, the active group with temperature increase responds, and the outer parameter the Temperature of the surface includes. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Oberflächenschallwelle mit Hilfe zumindest eines, vorzugsweise getaperten, Interdigitaltransducers (5, 6, 7, 8) erzeugt wird.Method for producing an analysis device according to one of Claims 15 to 18, in which the surface acoustic wave is detected by means of at least one, preferably tapered, interdigital transducer ( 5 . 6 . 7 . 8th ) is produced. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem zur Bildung einer Anordnung aus einer Vielzahl von Spots (16), an denen Makromoleküle mit der Oberfläche (1) verbunden sind, der Flüssigkeitstropfen (2) mit Hilfe des Impulsübertrages von einer oder mehrerer Oberflächenschallwellen über die Festkörperoberfläche (1) bewegt wird und der äußere Parameter immer dann zur Ermöglichung der Bindung mit der Oberfläche (1) geändert wird, wenn der Flüssigkeitstropfen (2) eine vorbestimmte Position erreicht hat.Method for producing an analysis device according to one of Claims 15 to 19, in which an array of a plurality of spots ( 16 ), on which macromolecules with the surface ( 1 ), the liquid drop ( 2 ) by means of the momentum transfer of one or more surface acoustic waves over the solid surface ( 1 ) and the outer parameter is always used to allow bonding to the surface ( 1 ) is changed when the liquid drop ( 2 ) has reached a predetermined position. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem die Festkörperoberfläche (1) zumindest einen bevorzugten Aufenthaltsbereich (11) umfaßt, dessen Benetzungseigenschaften sich derart von seiner Umgebung unterscheiden, daß sich der zumindest eine Flüssigkeitstropfen (2) bevorzugt darauf aufhält.Process for producing an analysis device according to one of Claims 15 to 20, in which the solid-state surface ( 1 ) at least one preferred location ( 11 ), the wetting properties of which differ from its surroundings in such a way that the at least one drop of liquid ( 2 ) preferably stays on it. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem die Makromoleküle unterschiedliche Oligonukleotide und/oder unterschiedliche Proteine und/oder unterschiedliche Antigene und/oder unterschiedliche Antikörper umfassen.Method for producing an analysis device according to one of the claims 15 to 21, in which the macromolecules different oligonucleotides and / or different proteins and / or different antigens and / or different antibodies include. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, bei dem nach Durchführung der Schritte a), b) und c) die Menge von an einem Ort gebundenen Makromolekülen durch Vermessung der Dämpfung und/oder Geschwindigkeitsänderung von zumindest einer Oberflächenschallwelle bestimmt wird, die in Richtung der gebundenen Makromoleküle geschickt wird, nachdem der Flüssigkeitstropfen (2) von dem Ort entfernt worden ist.Method for producing an analysis device according to one of Claims 15 to 22, in which, after carrying out steps a), b) and c), the amount of macromolecules bound to a location is determined by measuring the damping and / or speed change of at least one surface acoustic wave, which is sent in the direction of the bound macromolecules after the liquid drop ( 2 ) has been removed from the location.
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