DE10136008A1 - Analysis of macromolecules uses a micro-array of spots for a first macromolecule, with an applied liquid droplet with a second macromolecule moved between spots by an acoustic wave, and the reactions are studied - Google Patents

Analysis of macromolecules uses a micro-array of spots for a first macromolecule, with an applied liquid droplet with a second macromolecule moved between spots by an acoustic wave, and the reactions are studied

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Abstract

For the analysis of macromolecules using a micro-array, a number of spots (16) are in a known layout, with a number of first macromolecules which are generally identical for a spot. The micro-array is on a solid surface (1) and preferably a solid chip. At least one liquid droplet (3), containing a second macro-molecule, is applied to the solid surface, which is so small that it comes into contact with only one spot or a group of a few spots in the micro-array. After a given time span, the liquid droplet is impelled to the next spot/spot group, by preferably a pulsed acoustic wave (14) from an interdigital transducer (5-8). The process is repeated until it has made contact with the required number of spots, and the reactions are studied.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Analyse von Makromolekülen mit Hilfe eines Microarrays und ein Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung für Makromoleküle. The invention relates to methods for analyzing macromolecules using a Microarrays and a method for producing an 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. One method for rapid analysis of macromolecules involves use a so-called microarray on a chip, similar to the one from the Semiconductor industry is known. In such a microarray, known first different types of macromolecules at different locations in a matrix form arranged. These macromolecules are also referred to as "probe molecules". A liquid with macromolecules ("sample molecules") is placed over the microarray rinsed with at least one type of probe on the microarray a specific bond is formed (hybridization). Then the liquid will come back removed from the surface, mainly remain only in the places of specific binding back to the sample molecules to be examined. With the help of a spatially resolved measurement, e.g. B. a fluorescence measurement can be determined which sites are to be examined macromolecules. From the known position of the individual probe molecules in the matrix form of the microarray can be determined with what kind of macromolecules the investigating macromolecules have entered into a specific bond.

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 e.g. B. for the investigation of macromolecules such as Proteins, antigens or antibodies used. In particular Microarrays also for the analysis of DNA, e.g. B. 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 Partly determined by the diffusion of the sample molecules to the probe molecules and can therefore take some time. Is z. B. the concentration of the Examining macromolecules in the liquid only slightly, so it can be very take a long time to find its specific binding partner on the array Has.

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. Another problem with the reaction (hybridization) between those in the Sample liquid and the macromolecules on the surface located probe molecules is that the macromolecules to be examined in a very wide range of amounts in the liquid can be up to down to a few molecules. Still must be sufficient Liquid should be present to cover the entire array surface, so that all Probe molecules can also be achieved. This may result in a very small one Concentration of the sample molecules in the liquid. Such a low one Concentration, however, causes a reaction equilibrium, which after Mass action law for chemical reactions is very much on the side of the educts. Sample molecules therefore remain dissolved in the liquid, even if a suitable one Probe molecule on the surface would still be free. To overcome this The amount of starting material, i.e. H. of the sample molecules in the Sample liquid, increased, due to the lack of a sufficient amount Source material is often not available.

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 e.g. B. DNA microarrays include individual areas (spots) with probe molecules each with a diameter of about 100 microns. Many different DNA probes (spots) z. B. applied in a checkerboard pattern on the surface and simultaneously used for hybridization reactions. The densities that can be achieved on such a microarray today are, for. B. for DNA (deoxyribonucleic acid) up to about 250,000 different types of molecules per cm 2 (M. 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.). After hybridization, the microarray is usually washed according to a special protocol and the fluorescence is then measured in a spatially resolved manner. Using special techniques, it is also possible to measure the fluorescence signal in situ during hybridization in order to obtain additional information about the reaction kinetics. One possibility is to measure the fluorescence signal with optics of such a shallow depth of field that only the area of the interface between the liquid film and the chip surface contributes to the signal. There the second macromolecules are mainly in the already bound state. The fluorescence signal of two macromolecules which are in the unbound state in the overlying liquid film is not detected with such optics. Likewise, with appropriately designed waveguides and evanescent waves that are guided laterally to the interface between liquid and surface, the fluorescence on the molecules bound to the microarray surface can be examined (GL Duveneck and AP 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. Today, the probe molecules are mostly applied using a printing technique (spotting). Such a printing technique is used e.g. B. from VG Cheung et al., Nature Genetics Supplement, Volume 21 , January 1999, pages 15 ff. A solution with the desired probe molecule is brought onto the chip surface either in a contactless or contacting manner. Alternatively, the probe molecules can also be e.g. B. can be synthesized photolithographically base by base on the chip. It is difficult to make a quantitative statement about the number and density of the probe molecules on a spot both in spotting and in photolithographic production. That means that e.g. B. when detecting the hybridized sample molecules z. B. only limited quantitative conclusions about the number of sample molecules are possible by fluorescence. The comparability of data obtained on different microarrays with nominally identical spots is considerably restricted.

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 157 ff. beschrieben. In a known method for producing microarrays, the Surface of a solid-state chip first functionalized homogeneously, so that, for. B. by Exposure to light or by exposure to an electric field the previous also bind functionalized probe molecules to the surface. The chip is homogeneously flooded with a solution of the probe molecules (e.g. in on the order of 100 µl). Tie through local lighting photoactive probe molecules locally at the desired locations. With electroactive Probe molecules that are exposed to an electric field Bind surface, an electrical field is generated locally, which triggers the bond. The With these methods, spatial resolution comes from the modulation of the electrical field or the light intensity. Especially with chips with high Spot density is a complex and expensive process. B. the Modulation of the electric field necessary to achieve a spatially resolved binding of the To ensure probe molecules on the surface must be in one layer a field of capacitors is attached below the chip surface, which the correspond to later spots locally. Such a procedure is described by M. J. Heller, A. H. Forster and E. Tu in Electrophoresis, 2000, 21, pages 157 ff.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren anzugeben, mit denen eine genaue und reproduzierbare Analyse von Makromolekülen möglich ist, die auch bei begrenztem Probenmaterial einsetzbar ist. Die Herstellung entsprechender Analysevorrichtungen soll einfach und reproduzierbar möglich sein. The object of the present invention is to specify methods with which a accurate and reproducible analysis of macromolecules is also possible limited sample material can be used. The production of corresponding Analysis devices should be simple and reproducible.

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. With regard to the method for the analysis of macromolecules, the task is accomplished by a method with the features of claim 1 or a method with the Features of claim 6 solved. Regarding a manufacturing method The task of an analysis device for macromolecules is achieved by a method solved with the features of claim 15. Subclaims are in each case preferred configurations directed.

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. In a method according to the invention for the analysis of macromolecules with Using a microarray consisting of multiple spots with probe molecules in known arrangement, a microarray on a solid surface, preferably a chip used. At least a drop of liquid with too investigating macromolecules is placed on the solid surface, the Liquid amount of a drop is chosen so small that it essentially only one spot or a group of a few spots of the microarray touched at a time. Conveniently, one should Liquid drops should not be touched more than 10% of all spots in a microarray. To this The reaction conditions (e.g. temperature or Salt concentration) depending on the touched spots. The lower the number is the spots that are touched by a drop of liquid at a time the more specific the setting of reaction conditions depending on possible from the first macromolecules contained in a spot. In preferred The process is carried out in such a way that only one spot at a time is touched by a drop of liquid 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. After a predetermined time, the z. B. by the typical response time of the macromolecules contained in the liquid with the macromolecules that act as Probe molecules located on a spot are determined using the Impulse transmission of a surface sound wave of the liquid drops to one next spot moves. A predetermined time is again waited here until the typical response time has passed. This way you can get the ones you want Spots or all spots of the microarray used with the liquid sequentially be brought into contact. Of course, this process can also can be parallelized by placing several drops simultaneously over different spots be 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. Subsequently, those that come into contact with the liquid drop can Spots are then examined whether or to what extent a reaction with the macromolecules in the liquid drop.

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. For this, e.g. B. serve a spatially resolved fluorescence measurement if the investigating macromolecules are fluorescence-labeled. Other Detection methods, e.g. B. using radioactive sample molecules are also used.

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. Examination of those in contact with the liquid drop Spots as to whether and / or to what extent a specific reaction with the Material of the liquid drop has taken place at the end of the whole Process are carried out, d. H. when the liquid drop with everyone desired spots was in touch.

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. It is also possible with the method according to the invention to carry out the examination, whether second macromolecules react with one spot or a group of fewer spots have to perform while the liquid is on another spot or has fewer spots in contact with another group in order to To perform hybridization of the second macromolecule. So while the liquid is in contact with the second spot or the second group of spots the first spot or the first group of spots is already 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, it is also possible with appropriate process management, for. b. the Measure the fluorescence of the bound second macromolecules in situ. This can z. B. optics of shallow depth of field or appropriately arranged waveguides and evanescent waves are used that only cover the interface between Detect liquid and chip surface.

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 with the sample molecules is not applied to the entire surface of the microarray, but only to individual spots which are separated from one another. While in classic microarray experiments liquid volumes of about 10-100 µl are necessary to cover a total sample area of 1 cm 2 , the amount of liquid required can be reduced to a few nl with the method according to the invention if, for. B. spots with an extension of 100 microns can be used. The small sample drop is gradually moved from spot to spot. The diffusion length is not in the order of 1 cm, but only in the order of 100 µm. A quick and efficient hybridization reaction then takes place at the spots themselves.

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. Due to the small amount of sample liquid, the concentration of the Starting materials can be much higher even with the same amount of starting material, because instead of about 10-100 ul z. B. only about 10 nl are needed. That's how it works Push the reaction equilibrium to the side of the hybridized products so that a much more accurate measurement even with little material to be examined is possible.

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. If necessary, the time that is waited before the liquid drop is removed from a spot again, shortened by the fact that the Drops of liquid with the help of the impulse transfer of a surface sound wave moved, that is "stirred". In return, a surface acoustic wave is reduced Intensity used as that for transporting the liquid drop, so that the Liquid drops do 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 Reaktionsbedingungen 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 method according to the invention allows a freely programmable way of Sample liquid over the surface. With appropriately arranged spots An experimental strategy can be followed for different probe molecules in order to first approach those spots for which one is more positive Result expected. The reaction conditions can be individual for different spots can be chosen differently. So z. B. the temperature with the help of resistance heaters can be set differently. Here, for. B. the Chip are heated homogeneously because the spatial resolution is limited by the Expansion of the drop is guaranteed.

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, e.g. B. the nature of the liquid to be examined by a Spot to be changed to the next. While in a spot z. B. the Salt concentration in the liquid has a first value, it can at a second spot changed to a second value by adding the appropriate buffer solution become. The buffer solution can also use the pulse transmission Surface sound 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. in a separate washing step from the liquid is released before it is examined whether and to what extent a reaction of the second macromolecules in the liquid with the first Macromolecules of the spots took place. In the invention The drop of liquid is moved by means of the surface sound wave from the appropriate spot moved so that immediately afterwards an investigation can take place whether bound second macromolecules remain 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 take place parallel to the hybridization. For example from one fluorescence-labeled sample molecule type in the sample liquid becomes a Drops moved to a first spot. After the typical hybridization time, the Drops moved to the next spot and resolved in parallel at the first spot measured the fluorescence. At the second spot z. B. to change the Reaction conditions change the temperature or a small volume Buffer solution can 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. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the Amount of the second macromolecules bound to the respective spot from the Damping and / or change in speed of a surface sound wave determines the presence of the second macromolecules. A Surface sound wave is in the direction of the spot with the one on the first macromolecule bound second macromolecules. By the mass on the surface, the is formed by the hybridized second macromolecules, the Surface sound wave attenuated in intensity or its speed changed. With A detector for the surface sound wave can measure its intensity before and after the hybridization of the second macromolecules are measured and from the thereby determined damping or speed change to the number of bound second macromolecules are closed. Possibly a calibration measurement with known parameters can be carried out.

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. In another embodiment of the method according to the invention at least one drop of liquid with second macromolecules on the Solid surface brought with the microarray, the amount of liquid of a drop like this small is that essentially only one spot or a group of a few spots of the microarray is in contact with the liquid drop at a time comes. With the help of the momentum transfer of two essentially against each other directed surface sound waves, which alternate in the direction of the Drop of liquid are sent, the drop is moved back and forth. The The intensity of the surface sound waves is chosen so that the drop does not is completely 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 Guppe 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 back and forth movement, it is examined locally at the spot whether and in what degree of second macromolecules on the first macromolecules of the spot or the group hybridized fewer spots. For this, z. B. again Fluorescence of fluorescence-labeled second macromolecules was examined. Through the Float of the drop can change the time dependence of the reaction be determined. So is a statement about the reaction rate or Reaction kinetics possible. As time increases, i.e. H. increasingly more common Moving the droplet over the spot of the microarray becomes more second macromolecules bound, whereby z. B. the intensity of the fluorescence bound second macromolecules at the respective spot is increased. Will the Fluorescence is only measured when the liquid is not on the spot or the group of spots, it is prevented that the still in the Unbound second macromolecules located on the liquid Fluorescence measurement and would falsify it.

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. The methods according to the invention can of course be combined, for an integral statement about the amount of hybridized macromolecules to get a spot and about 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 analysis method according to the invention, the liquid drop is removed with the help of the impulse transfer from surface sound waves. On the surface of the The chip on which the microarray is located becomes a surface sound wave generated. The momentum transfer is then either by mechanical deformation the solid surface or by the force of the accompanying electric fields on charged or polarizable matter in the liquid. The The strength of the force acting on the liquid can vary over a wide range The amplitude of the surface sound wave can be set. The Surface sound waves can be generated in pulses with pulses of different lengths or continuously become. Surface acoustic waves can be on piezoelectric substrates or Substrates with piezoelectric areas, e.g. B. piezoelectric Coatings. The movement with the help of the momentum transfer from Surface sound waves are particularly precise. In addition, there are no channels or others Guide mechanisms or pumping devices, such as. B. micromechanical Pumping, 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 sound wave can with the help of at least one Surface wave generating device can be generated. Advantageously, this becomes an in itself known interdigital transducer used. The simplest version has one Such an interdigital transducer has two electrodes which interlock like fingers. By Creation of a high-frequency alternating field, e.g. B. in the order of 10 up to a few 100 MHz, is in a piezoelectric substrate or in a piezoelectric region of the substrate excited a surface sound wave, the Wavelength as a quotient of the surface sound velocity and the Frequency results. The direction of propagation is perpendicular to one another gripping finger electrode structures. With the help of such an interdigital transducer generate a very defined surface acoustic wave in a very simple manner. The manufacture of such an interdigital transducer is known lithographic processes and coating technologies inexpensive and simple. Interdigital transducers can also, e.g. B. by irradiation of a alternating electromagnetic field in a connected to the interdigital transducer Antenna device can 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 To sweep over surface sound wave can, for. B. several interdigital transducers in the desired arrangement can be used, which are controlled selectively.

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. In a particularly advantageous method, a laterally limited sound path is used the surface sound wave with the help of so-called tapered interdigital transducers generated. With such a tapered interdigital transducer, the Finger distance of the interlocking finger electrodes along the Transducerachse. For a given frequency the resonance condition is that the frequency equal to the quotient of the surface sound velocity and the Finger distance is only met in a laterally spatially limited area. With a such a tapered transducer can be a selected range of Targeted by choosing the appropriate frequency with a surface Surface sound wave. 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. According to the preferred embodiment described above, the damping of a Surface sound wave through the mass of the hybridized second macromolecules can also be evaluated as a surface acoustic wave detector Interdigital transducers 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 analysis method according to the invention can be carried out on a chip on which the probe molecules are directly bound. It is particularly advantageous it, however, if the liquid drop with the sample to be examined Macromolecules moved on a preferred area of the solid surface whose wetting properties are so different from its surroundings differ that the liquid drop is preferably on it. The Probe molecules are then arranged 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 defining such a preferred lounge area, the Area on the solid body on which the liquid is to move is determined become. The liquid with the macromolecules to be examined remains in the Usually only on the preferred lounge area, without channels or Trenches are necessary, which otherwise restrict the movement of the liquid would. The surface tension of the liquid drop additionally causes that the liquid the preferred location area without the influence of an external Strength cannot 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 e.g. B. by a appropriate coating either of the preferred lounge area or its Environment can be realized. For example, hydrophilic or hydrophobic Areas to be defined. Are the macromolecules to be examined e.g. B. in contain aqueous solution, the preferred location is chosen so that it is more hydrophilic than the surrounding solid surface. This can either by a hydrophilic coating on the preferred area or can be achieved through a hydrophobic environment. A hydrophobic environment can e.g. B. can be realized by a silanized surface. Depending on the Wetting properties of the liquid in which the macromolecules to be examined are included, the solid surface surrounding the occupied area also hydrophilic, lipophobic or lipophilic compared to the surface of the preferred Stay area can be selected. The wetting properties can continue to be modulated by microstructuring, as is the case with the so-called The lotus effect is the case, which is based on different roughness of the surface and so causes different wetting properties. Such Roughness modulation can e.g. B. by microstructuring the corresponding Surface areas are obtained, e.g. B. by chemical treatment or Ion irradiation. The production of different areas Wetting properties is achieved by using already known lithographic processes and / or coating technologies simple and inexpensive.

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 lounge area can match the corresponding one Application to be adjusted. For example, the preferred one Lounge area are meandering through the microarray, so that the individual Positions of the microarray are along the preferred area line up. A crosswise arrangement can also be provided, in which the individual positions of the microarray in the intersection areas.

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. If the method according to the invention is designed in such a way preferred lounge area, the requirements for accuracy in the direction and lateral propagation of the surface sound wave less because the movement of the drop of liquid through the shape of the area is determined 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. In another embodiment, correspondingly defined preferred ones Lounge areas only provided in the area of the individual spots, without each other to be connected. The lounge areas then serve the Localization of the liquid drop in the area of a spot or group fewer spots. Sufficient by irradiating a surface sound wave The liquid can nevertheless move from one area to another in intensity be transported. The areas defined in this way act like an "anchor", which is the location of the drop of liquid on a spot or on a group fewer spots easier.

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, for. B. advantageous for the analysis of Oligonucleotides are used. Among other things, it is particularly suitable for DNA screening, with the oligonucleotides to be examined e.g. B. from short DNA strands (deoxyribonucleic acid strands) exist. You can also however different macromolecules with specific binding like different proteins, different antigens or different antibodies in the Microarray 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. In a method according to the invention for producing an analysis device for macromolecules at least one liquid drop with at least one kind of macromolecules on a solid surface, preferably the surface a chip, applied, the macromolecules having an active group, which is activated when a corresponding external parameter is changed, that they have a bond with the solid surface or already on the surface bound macromolecules can enter. The drop is made using the Impulse transmission of one or more surface sound waves to one desired location on the surface. The external parameter then becomes homogeneous and not changed locally so that the macromolecules can bind becomes. The drop of liquid can then be moved several times to another location of the Chips moved using the surface sound waves and the parameters again be changed in order to successively create a microarray. Of course these processes can also be parallelized by several Liquid drops are simultaneously moved across the solid surface and through the change in the external parameter at the desired location is a reaction of the in the macromolecules containing the liquid drops with the surface becomes. With the molecules bound to the solid surface in this way, a Microarray formed from probe molecules.

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. Unlike conventional methods of manufacturing a microarray it is not necessary that the external parameter is only changed locally. This poses represent a significant simplification of the process, since e.g. B. no spatially resolved Lighting or spatially resolved electrical fields are necessary. In contrast to conventional methods, in which the chip with the liquid that the to contains binding macromolecules, must also be flooded Material consumption significantly reduced. To flood the chip homogeneously, typically 10-100 ul are required, while with the invention Processes with nanoliter (nl) or a few microliter (µl) amounts get by can.

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. Are z. B. Macromolecules with a photoactive group is used as external parameter selected the lighting. Depending on the nature of the photoactive Group is either changed in intensity or frequency by one Binding of the photoactive macromolecules to the surface or already to allow bound macromolecules. The drop of liquid is transferred to the desired location with the help of the surface sound wave and then the Lighting switched on or changed accordingly. Only where the Liquid just located, the macromolecules will surface with one Enter into a bond. A spot of a microarray can be localized very precisely produce.

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 elekrische 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. B. Macromolecules with an electroactive group serves as external field to be changed the electric field. The drop of liquid with the help of the surface sound waves to the desired location on the Solid state chip moves. Then the electrical field is changed so that a Reaction of the macromolecules in the liquid with the surface of the chip or already bound macromolecules can take place. It is not necessary that the electrodes for applying the electric field a local limited To have expansion. The entire chip surface can serve as an electrode, since the Local resolution of the reaction guaranteed by the limited amount of liquid is.

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. The drop can also contain macromolecules that respond to temperature changes react. Is the drop with the help of surface sound waves desired location has been moved, the chip surface is heated to at that location the reaction of the macromolecules with the surface or already bound To enable macromolecules. The temperature increase need not be local, because a spatial resolution guaranteed by the limited extent of the drop 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 to move Liquid drops offer the same advantages in the production method according to the invention as in the analysis methods according to the invention described above. to Generation of the surface sound waves can be just as with the Analysis method according to the invention interdigital transducer, for. B. so-called taped Interdigital transducers can be used. The use of such interdigital transducers offers the same advantages as in the manufacturing method according to the invention 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 manufacturing method according to the invention can on the free surface of a Solid state chips are made. However, it is particularly advantageous if the Solid state chip before using the manufacturing method according to the invention with a preferred lounge area is provided, its wetting properties differ from its surroundings in such a way that the liquid with the to bind macromolecules preferably thereon. Just like with the Analysis methods according to the invention can thus meet the requirement for accuracy reduce the surface sound wave radiation, since the movement of the Liquid is mainly limited to the preferred 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. In addition, one manufactured with such a manufacturing method Analysis device can be used advantageously to an analysis method according to the invention to carry out, in which also a preferred lounge area as already above described can be used advantageously.

Ein bevorzugter Aufenthaltsbereich kann wie bereits bei den erfindungsgemäßen Analyseverfahren beschrieben hergestellt werden. Dabei sind verschiedene Geometrien des Aufenthaltsbereiches möglich. A preferred lounge area can, as in the case of those according to the invention Analysis methods described are produced. There are different ones Geometries of the lounge 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. Just as with the analytical method according to the invention, several can preferred lounge areas are used in those places of Solid surface are arranged on which the spots of the microarray should be located, which is produced with the manufacturing method according to the invention becomes. The preferred lounge areas at these locations make it easier Localization of the liquid with the macromolecules bound to the spots should be. By irradiating a surface sound wave sufficiently high Intensity can nonetheless be the drop of liquid with the macromolecules that make up the Microarray spots are to be formed from a preferred lounge area be moved to the next one.

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. In a preferred embodiment of the invention Manufacturing process is the amount of macromolecules bound in one place by Measurement of the damping and / or speed change of at least one Surface sound wave determined in the direction of the bound macromolecules is sent. After one or more spots of the microarray with the have been produced according to the invention, a Surface sound wave sent in the direction of the spot or spots and after passing through the corresponding area of the surface in its intensity and / or with respect to Measure speed change. By comparing the intensity and / or Velocity with the value before the macromolecules were deposited in the microarray was measured, the damping or speed change of the Surface acoustic wave can be determined by the presence of the macromolecules. from that can be deduced from the amount of bound macromolecules. This means that for each individual spot of the microarray that is produced, the spot on there located number of macromolecules can be closed. Will one like that measured microarray for analysis of macromolecules e.g. B. according to Analysis methods used according to the invention is an accurate quantitative statement possible. If necessary, a calibration measurement is also carried out.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung läßt sich auf präzise und reproduzierbare Weise ein Microarray herstellen, das insbesondere 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 producing an analysis device a microarray can be produced in a precise and reproducible manner, which in particular advantageously used with the analysis method according to the invention can be. The devices for generating the surface sound waves, preferably the interdigital transducer, can initially be used to manufacture the Microarrays are used and then used for analysis perform. A preferred lounge area, if any, can also be created initially advantageously used in the manufacture of the microarray and then in 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 analysis method according to the invention and in Manufacturing method according to the invention is a small amount of liquid using Surface sound waves moved to react locally, either to Structure of a microarray from individual spots or to react in the Liquid material with individual spots of the microarray. The use of the Impulse transmission of surface sound waves enables one each 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 zeigt Embodiments of the invention are shown on the basis of the attached figures Procedure explained in detail. The figures are not necessary true to scale and only schematic. It shows

Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Analyse von Makromolekülen, Fig. 1 shows an arrangement for performing the method according to the invention for the analysis of macromolecules

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

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

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

Fig. 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. Fig. 1 shows a device for carrying out the analysis method according to the invention. 1 identifies the surface of a solid-state chip, similar to how it z. B. is also used for applications in semiconductor technology. The material of the substrate of this surface is piezoelectrically and advantageously coated with silicon dioxide. A silicon dioxide 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. Interdigital transducers 5 , 6 , 7 and 8 are located on the surface in a tapered version. The interdigital transducers consist of electrodes 9 with finger-like extensions which engage in pairs. Alternatively, other geometries of interdigital transducers are also conceivable, as are known from the technology of surface acoustic wave filters. When an alternating field is applied to the electrodes 9 of an interdigital transducer, a surface acoustic wave is generated with a wavelength which corresponds to the finger spacing of the electrodes and whose direction of propagation is essentially perpendicular to the finger electrodes. Due to the tapered design, in which the distance between the fingers differs locally, a laterally limited surface sound wave can be generated. The transducers each include a large number of interlocking 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 transducers is adapted to the desired circumstances. In the exemplary embodiment shown of a device for carrying out the analysis method according to the invention, there is a preferred lounge area 11 between the interdigital transducers. Its wetting properties differ from its surroundings in such a way that an aqueous solution is preferably on it. For this purpose, e.g. B. silanized the surroundings of the preferred lounge area. Such a preferred lounge area improves the localization of aqueous solution, but is not necessarily provided for carrying out the method according to the invention. Spots 16 made of macromolecules are arranged in the area of the preferred residence area 11 . The individual spots 16 each include macromolecules z for each spot sixteenth 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 Fig. 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 according to the 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 area of spots 16 , as can be seen in FIG. 1. The liquid drop is of the order of a few nl to µl. A spot has B. an expansion of 100 microns when 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 Fig. 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 Fig. 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 sound waves, which are generated with the interdigital transducers 5 , 6 , 7 and 8 , a pulse is generated on the amount of liquid. For this purpose, an electromagnetic alternating field of a few 10 to a few 100 MHz is applied to the corresponding interdigital transducer via the electrodes 9 and corresponding connecting electrodes, not shown. Where the finger spacing is such that the resonance condition is essentially fulfilled, a surface acoustic wave is generated which propagates essentially perpendicular to the fingers of the interdigital transducer. This is indicated by the arrow 14 in FIG. 1 as an example. The surface sound wave transmits a pulse to the liquid quantity 3 and thus moves the liquid drop from one spot to another. With the help of the four interdigital transducers 5 , 6 , 7 and 8 shown in FIG. 1, the liquid drop 3 can thus be brought to the location of a specific spot 16 in a defined manner.

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, which corresponds approximately to the typical hybridization time of the macromolecules present in the liquid drop 3 with the macromolecules present on the spot, the liquid drop 3 is again removed from the spot with the aid of surface acoustic waves. It can be moved to another spot to enable appropriate hybridization at that location. After the desired spots 16 have come into contact with the liquid 3 , it is analyzed at which spots a hybridization with the macromolecules present in the liquid has taken place. Are z. B. fluorescence-marked macromolecules in the liquid can be determined by a spatially resolved measurement of the fluorescence, at which spots a reaction has taken place. If the type of macromolecules located on the individual spots 16 is known, the type of macromolecules in the liquid drop 3 can be inferred in this way.

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. An in situ measurement can also be carried out. After the liquid drop 3 has been applied to the first spot, it is z. B. with the help of the surface sound wave 14 of the first interdigital transducer 7 moved a little away from the spot. With the opposite interdigital transducer 6 , a second surface sound wave is generated, which acts in alternation with the first surface sound wave 14 in the opposite direction on the drop 3 . The drop 3 then moves backwards over the spot. Due to the temporal change of the two surface sound waves, the drop moves back and forth. Each time the drop 3 touches the spot, macromolecules from the liquid react with macromolecules at the spot. By measuring z. B. the fluorescence at those times when the drop 3 is currently not at the spot, the time course of the reaction can be determined and a statement can be made 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 another detection parameter, such as. B. the electrical charge or the mass is carried out in a known manner corresponding measuring and evaluation devices not of interest here 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, only a very small amount of liquid 3 is necessary, so that a reliable and reproducible measurement is possible even with a limited amount of material to be examined. It is not necessary to flood all spots 16 with the liquid at the same time.

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. Since only a small amount of liquid is necessary, the concentration of the can investigating macromolecules in the liquid drop may be higher even if there is only little starting material 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, it can be compared with conventional methods Concentration the sample amount can be much lower, since only nanoliter amounts are required become.

Fig. 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 Fig. 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. Fig. 2 shows the geometry of another arrangement for carrying out the analysis method according to the invention. The spots 16 are arranged here along a meandering area 17 . A drop of liquid located on this meandering area 17 can be moved along the area using the interdigital transducers so that it touches all spots sequentially. This arrangement of the location area lowers the requirements for the accuracy of the lateral resolution of a single interdigital transducer. In the method step shown in FIG. 2, a surface sound wave 12 is generated with the aid of the interdigital transducer 8 , so that a drop of liquid can be moved upward in the part of the area 17 on the left in the figure. 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. Appropriate timing of the interdigital transducers also enables the use of interdigital transducers with an even finger spacing. When the liquid drop reaches a corner of the meandering area 17 , another interdigital transducer is used synchronously, which enables movement in the bent direction.

Die Auswertung erfolgt ebenso wie bei einer Anordnung der Fig. 1. The evaluation is carried out in the same way as for an arrangement in FIG. 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit einer Analysevorrichtung gemäß der Fig. 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 method according to the invention can also be carried out with an analysis device according to FIG. 3. Here the lounge area 19 is cruciform. Even with such an arrangement, the requirements for the precision of the interdigital transducers 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, other geometries of the lounge areas are also conceivable, which are adapted to the relevant circumstances. The figures show the Arrangement only schematically. In fact there is a lot larger number of spots on a chip, so that, for. B. a DNA screening analysis is possible.

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 one embodiment, not shown, preferred areas are only provided in the area of the individual spots without being connected to one another. Such areas are used to localize the drop of liquid in the Area of individual spots. By irradiating a surface sound wave the liquid drop of one can nevertheless have sufficient intensity Lounge area to be moved to the next. The precision requirements of the However, surface wave radiation is reduced as the preferred ones Localization areas at the individual spots the localization of the drop in their Support 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 method according to the invention can also be carried out without the use of a preferred location area 11 , 17 , 19 if the control of the interdigital transducers is precise enough. Instead of tapered interdigital transducers, it is also possible to use a number of different and individually controllable transducers, which always cover only a narrow area of the surface with a surface sound wave.

Fig. 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 beschrieben 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. Fig. 4 shows a step in the inventive method for manufacturing a microarray. A preferred residence area 11 is provided on the solid-state chip 1 . A drop of liquid 2 is, for the preferred residence region. 11 B. applied with the aid of a pipetting robot. The amount of liquid is e.g. B. in the order of 1 nl to a few µl. The liquid drop contains macromolecules which are intended to serve as probe molecules and are to be bound at predetermined locations for this purpose. For this purpose, the liquid drop is brought to a desired location with the aid of surface acoustic waves, which are generated with the interdigital transducers 5 , 6 , 7 and 8 . A surface wave 13 is shown as an example, which is generated with the interdigital transducer 7 in a manner which has already been described above for the analysis method according to the invention. The impulse transmission of the surface sound wave 13 onto the liquid drop 2 moves it in the direction 15 . When the liquid drop 2 has arrived at the desired location, the sound is stopped with the surface sound wave, so that the liquid drop 2 comes to rest. An external parameter to which the material in the liquid drop 2 reacts is then changed. For example, the macromolecules contained in the liquid drop can be photoactive. In this case, an illumination source of suitable wavelength and intensity is switched on, which is arranged above the chip 1 and illuminates the entire chip homogeneously. The surface chemistry of the chip or the preferred location area 11 is selected so that the macromolecules are bonded to the surface by the illumination of the photoactive group of the macromolecules. In this way, a spot is generated at a defined location on the surface, at which the macromolecules from the amount of liquid 2 bind. The amount of liquid 2 can then be moved on to generate another spot at another location.

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. Following z. B. a further amount of liquid can be applied in the there are other macromolecules attached to other locations on the chip in order to create a microarray in which different Spots of 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. There can also be liquid drops with different macromolecules are moved successively over the same spot. That way you can different sequences are attached to each other to create desired probe molecules produce. The macromolecules from liquid droplets leading to a later one Point of time can be moved across the surface on which macromolecules are already made liquid droplets previously moved over the surface are bound may hybridize with the first macromolecules to form longer macromolecules, if necessary.

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. Are macromolecules used that have an electroactive group that when an electrical field is applied, a bond is formed with the surface, so instead of lighting, a homogeneous electric field of suitable strength, Orientation and polarity.

Der gesamte Prozeß kann auch parallelisiert werden, um die Prozeßgeschwindigkeit bei der Herstellung eines Microarrays zu erhöhen. The whole process can also be parallelized to that Increase process speed in the production of a microarray.

In analoger Weise lassen sich auch die Anordnungen der Fig. 2 und 3 erzeugen. The arrangements of FIGS. 2 and 3 can also be generated in an analogous manner.

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 location of the liquid droplets required to form the microarray across the Surface can be sent by the appropriate preferred Lounge areas are supported. So it is also possible to arrange from to provide preferred areas of stay on the solid surface which the spots should be after the manufacturing process. Through such Localization areas that are not connected become the localization assists the liquid in the formation of the microarray, so that requirements the precision of the movement induced by the surface sound waves 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, the external parameter, in the examples described the lighting or the electrical field, does not have to be generated locally, but can 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 is connected to the liquid drop 2 in which the macromolecules to be bound are located.

Claims (24)

1. 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 im wesentlichen nur ein Spot (16) oder eine Gruppe von wenigen Spots des Microarrays zu einem Zeitpunkt mit dem Flüssigkeitstropfen (1) in Berührung kommt, b) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit der 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 Flüssigkeitstropfen (3) in Berührung waren. d) Untersuchung der mit dem Flüssigkeitstropfen (3) in Berührung gekommenen Spots daraufhin, ob und/oder in welchem Maße eine spezifische Reaktion mit dem Material des Flüssigkeitstropfens (3) stattgefunden hat. 1. A method for analyzing macromolecules with the aid of a microarray which consists of a plurality of spots ( 16 ) in a known arrangement which comprise a plurality of first macromolecules which are essentially identical to one another for a spot, the microarray being located on a solid surface ( 1 ), preferably a solid-state chip, is located in the a) at least one liquid drop ( 3 ) containing second macromolecules is brought onto the solid surface ( 1 ), the amount of liquid of a drop ( 3 ) being so small that essentially only one spot ( 16 ) or a group of a few spots the microarray comes into contact with the liquid drop ( 1 ) at a time, b) after a predetermined time the liquid drop ( 3 ) is moved to a next spot ( 16 ) or a further group of fewer spots with the aid of the impulse transmission of at least one surface sound wave ( 12 , 14 ), c) repetition of steps a) and b) until the desired spots of the microarray were in contact with the liquid drop ( 3 ). d) Examination of the spots that come into contact with the liquid drop ( 3 ) to determine whether and / or to what extent a specific reaction with the material of the liquid drop ( 3 ) has taken place. 2. 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. 2. A method for analyzing macromolecules according to claim 1, in which step d) individually after the respective implementation of step a) or after the the respective implementation of step b) is carried out. 3. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 1, bei dem Schritt d) nach Schritt c) durchgeführt wird. 3. A method for analyzing macromolecules according to claim 1, in which step d) is carried out after step c). 4. 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. 4. A method for analyzing macromolecules according to one of claims 1 to 3, in which a surface sound wave is sent in the direction of one or more spots ( 16 ), and from their damping and / or speed change to the amount of those bound to the respective spot ( 16 ) second macromolecule is closed after the liquid drop ( 3 ) has been removed. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Schritt a) den folgenden Schritt a1) umfaßt: 1. Bewegung des Flüssigkeitstropfens mit Hilfe des Impulsübertrages von zumindest zwei im wesentlichen gegeneinander gerichteten Oberflächenschallwellen, die derart im Wechsel auf den 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 Flüssigkeitstropfens (3) stattgefunden hat. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein step a) comprises the following step a1): 1. Movement of the liquid drop with the aid of the impulse transmission of at least two essentially opposing surface sound waves, which are alternately sent onto the liquid drop ( 3 ) in such a way that the drop is moved back and forth, and in the meantime a time-dependent examination of the spot or the group fewer spots are then carried out on whether and / or to what extent a specific reaction with the material of the liquid drop ( 3 ) has taken place. 6. 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 im wesentlichen nur ein Spot (16) oder eine Gruppe von wenigen Spots des Microarrays zu einem Zeitpunkt mit dem Flüssigkeitstropfen (1) in Berührung kommt. b) der Flüssigkeitstropfen (3) mit Hilfe des Impulsübertrages von zumindest zwei im wesentlichen gegeneinander gerichteten Oberflächenschallwellen, die im Wechsel in Richtung des 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 Flüssigkeitstropfens (3) stattgefunden hat. 6. A method for analyzing macromolecules with the aid of a microarray which consists of a plurality of spots ( 16 ) in a known arrangement which comprise a plurality of first macromolecules which are essentially identical to one another for a spot, the microarray being located on a solid surface ( 1 ), preferably a solid-state chip, is located in the a) at least one liquid drop ( 3 ) containing second macromolecules is brought onto the solid surface ( 1 ), the amount of liquid of a drop ( 3 ) being so small that essentially only one spot ( 16 ) or a group of a few spots of the microarray comes into contact with the liquid drop ( 1 ) at a time. b) the liquid drop ( 3 ) is moved back and forth with the aid of the impulse transmission of at least two essentially opposite surface sound waves, which are alternately sent in the direction of the liquid drop ( 3 ), and during which time is examined whether and / or in which Measured a specific reaction with the material of the liquid drop ( 3 ) has taken place. 7. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem nicht mehr als 10%, vorzugsweise im wesentlichen nur einer der Spots (16) des Microarrays zu einem Zeitpunkt mit dem Flüssigkeitstropfen (3) in Berührung kommen. 7. A method for analyzing macromolecules according to one of claims 1 to 6, in which no more than 10%, preferably essentially only one of the spots ( 16 ) of the microarray come into contact with the liquid drop ( 3 ) at a time. 8. 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. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the second Macromolecules are fluorescent and can be examined in step d) or Step a1) the fluorescence is evaluated. 9. 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. 9. A method for analyzing macromolecules according to one of claims 1 to 8, in which the liquid drop ( 3 ) is moved with the aid of the surface acoustic wave ( 12 , 14 ) on a preferred location area ( 11 , 17 , 19 ) of the solid surface ( 1 ), whose wetting properties differ from its surroundings in such a way that the liquid drop ( 3 ) is preferably on it. 10. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 9, bei dem der bevorzugte Aufenthaltsbereich (17) mäanderförmig ist. 10. A method for analyzing macromolecules according to claim 9, wherein the preferred location area ( 17 ) is meandering. 11. Verfahren zur Analyse von Makromolekülen nach Anspruch 9, bei dem der bevorzugte Aufenthaltsbereich (19) kreuzförmig ist. 11. A method for analyzing macromolecules according to claim 9, wherein the preferred location area ( 19 ) is cruciform. 12. 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. 12. A method for analyzing macromolecules according to one of claims 1 to 8, in which the liquid drop ( 3 ) is moved by means of the surface sound waves ( 12 , 14 ) on a solid surface ( 1 ) which has a number of preferred areas of residence, the wetting properties differ from their surroundings in such a way that the liquid drop ( 3 ) is preferably on it and which are arranged at the locations of the spots ( 16 ). 13. 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. 13. A method for analyzing macromolecules according to one of claims 1 to 12, in which the large number of first macromolecules are different Oligonucleotides and / or different proteins and / or different antigens and / or different antibodies, their position on the microarray is known. 14. 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. 14. A method for analyzing macromolecules according to one of claims 1 to 13, in which the at least one surface sound wave ( 12 , 14 ) is generated with at least one, preferably tapered, interdigital transducer ( 5 , 6 , 7 , 8 ). 15. 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 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. 15. A 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 liquid drop ( 2 ) with at least one type of macromolecule is applied to a solid surface ( 1 ), preferably a chip, the macromolecules having an active group which is activated when a corresponding external parameter changes in order to bind to it enable the surface ( 1 ) or with molecules already bound to the surface, b) the drop ( 2 ) is moved to a desired location on the surface ( 1 ) with the aid of the impulse transmission of one or more surface sound waves ( 13 ), c) the external parameter in at least one area of the surface is changed homogeneously and not locally in such a way that binding of the macromolecules is made possible. 16. 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. 16. A method for producing an analysis device according to claim 15, in which the active group a photoactive group and the outer parameter the lighting, especially its intensity or frequency. 17. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach Anspruch 15, bei dem die aktive Gruppe eine elektroaktive Gruppe und der äußere Parameter ein elektrisches Feld umfassen. 17. A method for producing an analysis device according to claim 15, in which the active group an electroactive group and the external parameter include an electric field. 18. 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. 18. A method for producing an analysis device according to claim 15, in the macromolecules are used, the active group at Temperature increase responds, and the external parameter is the temperature of the Surface includes. 19. 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. 19. A method for producing an analysis device according to one of claims 15 to 18, in which the surface sound wave is generated with the aid of at least one, preferably tapered, interdigital transducer ( 5 , 6 , 7 , 8 ). 20. 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. 20. A method for producing an analysis device according to one of claims 15 to 19, in which to form an arrangement of a plurality of spots ( 16 ) on which macromolecules are connected to the surface ( 1 ), the liquid drop ( 2 ) with the aid of the Impulse transmission of one or more surface sound waves is moved over the solid surface ( 1 ) and the external parameter is changed to enable the binding to the surface ( 1 ) whenever the liquid drop ( 2 ) has reached a predetermined position. 21. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei dem mehrere Flüssigkeitstropfen (2) an für sie vorbestimmte Positionen auf der Festkörperoberfläche (1) mit Hilfe einer oder mehrerer Oberflächenschallwellen (13) bewegt werden und durch Änderung des äußeren Parameters zur Ermöglichung der Bindung der Makromoleküle in dem jeweiligen Flüssigkeitstropfen (2), eine Anordnung von Makromolekülen auf der Festkörperoberfläche (1) erzeugt wird. 21. A method for producing an analysis device according to one of claims 15 to 19, in which a plurality of liquid drops ( 2 ) are moved to predetermined positions for them on the solid surface ( 1 ) with the aid of one or more surface acoustic waves ( 13 ) and by changing the external parameter to enable the binding of the macromolecules in the respective liquid drop ( 2 ), an arrangement of macromolecules on the solid surface ( 1 ) is generated. 22. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, 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. 22. A method for producing an analysis device according to any one of claims 15 to 21, wherein the solid surface ( 1 ) comprises at least one preferred residence area ( 11 ), the wetting properties of which differ from its surroundings in such a way that the at least one liquid drop ( 2 ) is preferred on it. 23. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, bei dem die Makromoleküle unterschiedliche Oligonukleotide und/oder unterschiedliche Proteine und/oder unterschiedliche Antigene und/oder unterschiedliche Antikörper umfassen. 23. A method for producing an analysis device according to one of the Claims 15 to 22, in which the macromolecules have different oligonucleotides and / or different proteins and / or different antigens and / or comprise different antibodies. 24. Verfahren zur Herstellung einer Analysevorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, 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. 24. A method for producing an analysis device according to one of claims 15 to 23, in which, after carrying out steps a), b) and c), the amount of macromolecules bound at one location is determined by measuring the attenuation and / or speed change of at least one surface sound wave which is sent towards the bound macromolecules after the liquid drop ( 2 ) has been removed from the location.
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