DE10053394C2 - Component with a plurality of fiber elements and sample molecules immobilized on the fiber elements - Google Patents
Component with a plurality of fiber elements and sample molecules immobilized on the fiber elementsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Mehrzahl von Fiberelementen, und mit an den Fiberelementen im mobilisierten Probenmolekülen selektierter Proben molekülspezies oder selektierter Probenmolekülspezies gruppen, wobei jedem Fiberelement zumindest eine spezifische Probenmolekülspezies oder Probenmolekül speziesgruppe zugeordnet ist, ein Verfahren zur Her stellung eines solchen Bauteils sowie die Verwendung eines solchen Bauteils.The invention relates to a component with a plurality of fiber elements, and with the fiber elements in the mobilized sample molecules of selected samples molecule species or selected sample molecule species groups, with each fiber element at least one specific sample molecule species or sample molecule is assigned to a species group, a method for Her provision of such a component and its use of such a component.
Bauteile des vorstehenden Aufbaus dienen der schnellen Analyse von Proben auf die Anwesenheit oder Abwesen heit von Targetmolekülen. Es handelt sich im Kern um ein paralleles Verfahren, da eine Probe gleichzeitig mit mehreren oder allen Elementen des Bauteils kontak tiert wird und Targetmoleküle mit jenen Elementen reagieren, welche für das Targetmolekül spezifische Probenmoleküle tragen.Components of the above structure are used for quick Analysis of samples for presence or absence target molecules. At its core it is about a parallel procedure since one sample at a time contact with several or all elements of the component is tiert and target molecules with those elements react which specific for the target molecule Carry sample molecules.
Biochips sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise die Literaturstelle US-A-5,744,305 beschreibt einen Biochip mit einer pla naren Struktur, auf deren Oberfläche in definierter Bereichen, den sogenannten Spots, jeweils selektierte und zugeordnete Probenmoleküle aufgebracht sind. Sol che planaren Biochips sind in der Herstellung sehr aufwendig, da jeder Spot sequenziell mit den jeweils zugeordneten Probenmolekülen bestückt werden muß. Zudem ist jeder Bauteil gleichsam ein Einzelstück, i. e. die Herstellung eines zweiten Biochips gleichen Aufbaus, auch gleicher Bestückung mit Probenmolekülen, erfordert wieder den gleich hohen Aufwand wie die Her stellung des ersten Biochips. Eine Massenproduktion ist daher nicht möglich und die insofern bekannten Biochips sind daher extrem teuer.Biochips are in a wide variety of forms known. For example the reference US-A-5,744,305 describes a biochip with a pla naren structure, on its surface in a defined Areas, the so-called spots, each selected and assigned sample molecules are applied. Sol planar biochips are very good to manufacture complex, since each spot is sequential with the respective assigned sample molecules must be loaded. In addition, each component is a one-of-a-kind, i. e. the production of a second biochip is the same Structure, also the same equipping with sample molecules, again requires the same amount of effort as the Her position of the first biochip. A mass production is therefore not possible and the known ones Biochips are therefore extremely expensive.
Ein Bauteil anderen Aufbaus ist aus der Litera turstelle US-A-6,037,186 bekannt. Demgemäß werden eine Mehrzahl von porösen Stäben hergestellt, welche jeweils mit einer Lösung enthaltend eine selektierte Probenmolekülspezies gleichsam getränkt werden. Nach Bündelung der getränkten Stäbe werden von dem Bündel in einer Ebene orthogonal zur Längserstreckung des Bündels Scheiben abgeschnitten, welche das Bauteil bilden. Die Schnittflächen bilden dabei die Spots. Diese Technologie erlaubt zwar eine Massenproduktion eines Biochiptyps, weist jedoch den wesentlichen Nachteil auf, daß Kontaminationen der Spots mit den Probenmolekülen jeweils benachbarter Spots stattfinden und folglich in störendem Maß "crosstalking" bei der Auslesung stattfindet. Diverse übliche Detektionsmeth oden sind zudem bei porösen Körpern nicht anwendbar. Schließlich haben poröse Körper schlechtere kinetische Eigenschaften aufgrund diffusionskontrollierter Trans portprozesse im Poreninneren. A component of another structure is from the litera US-A-6,037,186 known. Accordingly, one Manufactured plurality of porous rods, which each with a solution containing a selected one Sample molecule species are soaked as it were. To Bundling the soaked rods are made from the bundle in a plane orthogonal to the longitudinal extension of the Bunch of slices cut off the component form. The cut surfaces form the spots. This technology allows mass production of a biochip type, but has the essential Disadvantage that contamination of the spots with the Sample molecules of neighboring spots take place and consequently "crosstalking" at the Reading takes place. Various common detection meth odes are also not applicable to porous bodies. After all, porous bodies have poorer kinetic properties Properties due to diffusion-controlled trans port processes inside the pores.
Beiden vorstehend beschriebenen Bauteilen ist der Nachteil gemeinsam, daß eine nur geringe wirksame Sen sorfläche mit Probenmolekülen zur Verfügung steht. Hinzu kommt, daß zur Auslesung ein geeigneter Detektor über der Oberfläche, aber diese nicht kontaktierend exakt positioniert werden muß. Bei zunehmender Minia turisierung verstärken sich Positionierungprobleme und das Risiko von falschen Zuordnungen zwischen Signalen und Spots steigt beachtlich.Both components described above is the Disadvantage in common that a low effective Sen sor surface with sample molecules is available. In addition, a suitable detector for reading above the surface, but not contacting it must be positioned exactly. With increasing Minia Turization problems with positioning and the risk of incorrect assignments between signals and spots are increasing considerably.
Ein Bauteil des eingang genannten Aufbaus ist aus der Literaturstelle US-A-5,837,196 bekannt. Bei dem in sofern bekannten Bauteil ist dieser aus einem Bündel von optischen Fiberelementen gebildet, deren in einer Ebene angeordneten Stirnflächen die Probenmoleküle tragen. Eine Auslesung erfolgt durch Abnahme von op tischen Signalen an dem die Probenmoleküle tragenden entgegengesetzten Ende der Fiberelemente. Bei dieser Aufbau stellt sich die Problematik der Positionierung des Detektors zwar nicht mehr, jedoch muß zur Herstel lung eines als Biochip funktionierenden Bauteils jedesmal jeweils eine Bestückung der erzeugten Stirn flächen mit Probenmolekülen erfolgen mit dem Ergebnis, daß eine wenig aufwendige Massenherstellung eines Bio chiptyps ebensowenig möglich ist, wie im Falle eines Biochips gemäß der vorstehend beschriebenen Litera turstelle US-A-5,744,305.A component of the structure mentioned at the outset is from Literature US-A-5,837,196 known. At the in if known component is from a bundle formed by optical fiber elements whose in one The sample molecules are arranged on the end faces wear. A reading takes place by acceptance of op signals on the sample molecules opposite end of the fiber elements. At this Structure poses the problem of positioning of the detector no longer, but must be manufactured a component that functions as a biochip each time a placement of the generated forehead surfaces with sample molecules result with the result that an inexpensive mass production of an organic chip type is just as impossible as in the case of a Biochips according to the litera described above US-A-5,744,305.
Die Literaturstelle WO 99/40418 A1 beschreibt ver schiedene Sensoren zur Detektion chemischer oder bi ologischer Substanzen. Allen Varianten gemeinsam ist die Einrichtung einer einzelnen optischen Fiber mit einem Fiberkern und einer den Fiberkern ummantelnden Beschichtung, welche für chemische oder biologische Substanzen dahingehend sensitiv ist, daß sich die (in nenseitigen) Reflexionseigenschaften bei außenseitiger Belegung mit chemischen oder biologischen Stoffen ändern. In einer beschriebenen Variante wird Licht an einem Ende des Sensors eingekoppelt und am gegenüber liegenden Ende detektiert. In einer anderen Variante wird Licht an einem Ende eingekoppelt, am gegenüber liegenden Ende reflektiert und am gleichen Ende der Einkoppelung detektiert. An eine Auswerteelektronik können mehrere Sensoren angeschlossen sein; eine Bündelung ist nicht vorgesehen, vielmehr sind die ver schiedenen Sensoren in verschiedenen räumlichen Bereichen angeordnet.The literature reference WO 99/40418 A1 describes ver different sensors for the detection of chemical or bi ecological substances. Common to all variants the establishment of a single optical fiber with a fiber core and one encasing the fiber core Coating for chemical or biological Substances are sensitive in that the (in reflection properties on the outside Allocation with chemical or biological substances to change. In a variant described, the light comes on coupled at one end of the sensor and at the opposite lying end detected. In another variant light is coupled in at one end, at the opposite reflected end and at the same end of the Coupling detected. To evaluation electronics several sensors can be connected; a Bundling is not provided, rather the ver different sensors in different spatial Areas arranged.
Die Literaturstelle DE 41 14 159 A1 beschreibt einen faseroptischen Detektor, wobei eine optische Faser mit einem Proteinmantel versehen ist, an welchem ein An tikörper sowie ein an dem Antikörper gebundenen floureszenzmarkierten Antigen gebunden sind. Durch die Faser erfolgt eine Anregung der Floureszenz mit Licht. Die Floureszenz wird extern mittels eines Spektrome ters detektiert. Wenn dieser Detektor einer Lösung mit Molekülen ausgesetzt wird, welche an den Antikörper binden, erfolgt ein Austausch des markierten Antigens und folglich eine Reduktion der Floureszenz, welche detektiert wird. Eine Bündelung mehrer Faseroptiken ist nicht vorgesehen.Literature DE 41 14 159 A1 describes one fiber optic detector, with an optical fiber with is provided with a protein coat, to which an An antibody and one bound to the antibody fluorescence-labeled antigen are bound. Through the Fiber excites fluorescence with light. The fluorescence is external using a spectrometer ters detected. If this detector has a solution Molecules exposed to the antibody bind, the labeled antigen is exchanged and consequently a reduction in fluorescence, which is detected. A bundle of several fiber optics is not scheduled.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Bauteil mit immobilisierten Probenmolekülen anzugeben, welches auf einfache Weise in Massenproduk tion herstellbar und gleichzeitig sicher auslesbar ist.The invention is based on the technical problem a component with immobilized sample molecules specify which is easily mass-produced producible and, at the same time, reliably readable is.
Zur Lösung dieses technischen Probelms lehrt die Er findung, daß die Probenmoleküle an Mantelflächen der Fiberelemente immobilisiert sind, und daß die Fiberelemente mittels eines Tragelements in radialer Richtung, bezogen auf die Fiberelemente, gegeneinander beabstandet fixiert oder mit Linienkontakt zueinander gebündelt sind. Zwar ist nicht ausgeschlossen, daß Probenmoleküle auch im Volumen der Fiberelemente ge bunden sind, wesentlich ist, daß die Interaktion mit Targetmolekülen an bzw. über die Mantelflächen erfolgt.He teaches how to solve this technical problem finding that the sample molecules on the lateral surfaces of the Fiber elements are immobilized, and that the Fiber elements by means of a support element in a radial Direction, based on the fiber elements, against each other fixed at a distance or with line contact to each other are bundled. It is not excluded that Sample molecules also in the volume of the fiber elements tied, it is essential that the interaction with Target molecules on or over the lateral surfaces he follows.
Weiterhin lehrt die Erfindung ein Verfahren zur Her stellung eines erfindungsgemäßen Bauteils mit den fol genden Verfahrensstufen: a) es wird zumindest eine Endlosfiber hergestellt, b) die Endlosfiber wird durch ein Fluid enthaltend eine selektierte Probenmolekül spezies oder eine selektierte Probenmolekülspezies gruppe geleitet, c) die Probenmoleküle der Probenmolekülspezies oder der Probenmolekülspezies gruppe werden an der Endlosfiber immobilisiert, d) optional wird die Endlosfiber zumindest einer Wasch verfahrensstufe zugeführt, e) der Endlosfiber wird die jeweils in Stufe c) an der Fiber immobilisierte Pro benmolekülspezies oder Probenmolekülspeziesgruppe di rekt oder indirekt zugeordnet, f) von verschiedenen Endlosfibern oder aus verschiedenen Bereichen einer Endlosfiber wird jeweils ein Fiberelement abgeschnit ten und die Fiberelemente werden mit einem Tragelement verbunden oder gebündelt. Grundsätzlich können eine Mehrzahl von Endlosfibern jeweils durch verschiedene Probenmolekülspezies oder Probenmolekülspeziesgruppen enthaltende Fluide geleitet werden. Alternativ wird bei einer einzelnen Endlosfiber abschnittsweise das Fluid gewechselt.Furthermore, the invention teaches a method for the manufacture position of a component according to the invention with the fol procedural stages: a) there will be at least one Continuous fiber manufactured, b) the continuous fiber is manufactured by a fluid containing a selected sample molecule species or a selected sample molecule species group, c) the sample molecules of the Sample molecule species or the sample molecule species group are immobilized on the continuous fiber, d) the endless fiber is optionally available for at least one wash process stage fed, e) the continuous fiber is the Pro in each case in stage c) immobilized on the fiber benmolecule species or sample molecule species group di assigned directly or indirectly, f) from different Endless fibers or from different areas of one One fiber element is cut off in continuous fiber ten and the fiber elements are with a support element connected or bundled. Basically, one A plurality of continuous fibers each with different ones Sample molecule species or sample molecule species groups containing fluids are passed. Alternatively, will in the case of a single continuous fiber, this in sections Fluid changed.
Schließlich lehrt die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Bauteils in einem Verfahren zur De tektion von Targetmolekülen, wobei optisch kontaktier bare Stirnflächen der Fiberelemente optisch beispielsweise mit einem CCD Array oder über ein Mikrospiegelsystem mit einem Photomultipier verbunden sind, welches sensitiv für optische Strahlung einer Nachweiswellenlänge ist, und wobei Sensorelemente des CCD Arrays oder Mikrospiegel oder Mikrospiegelposi tionen jeweils den Fiberelementen zugeordnet sind, mit folgenden Verfahrenstufen: a) dem Bauteil wird eine Lösung mit prospektiven Targetmolekülen zugeführt un ter Bedingungen, bei welchen Targetmoleküle an Proben moleküle binden, b) gleichzeitig mit Stufe a) oder hieran anschließend wird der Bauteil mit einer eine Nachweiswellenlänge anregende Primärstrahlung bestrahlt, c) gleichzeitig mit Stufe b) oder hieran anschließend erfolgt eine Auslesung der Signale der Sensorelemente des CCD Arrays oder des Photomultipli ers und Aufbereitung sowie Abspeicherung der Signale. Alternativ oder zusätzlich können die Fiberelemente beispielsweise elektrisch kontaktierbar und/oder kon taktiert sein, zum Zwecke der Auswertung durch Messung der Impedanz bzw. der Impedanzänderungen. Auch Auswer tungen durch Detektion von Oberflächenplasmonenreso nanzen oder Streuprozessen sind möglich. Vor allem ist auch Lumineszenzdetektion möglich. Im Rahmen der Er findung umfaßt der Ausdruck des Bindens auch Interak tionen im weitesten Sinne.Finally, the invention teaches the use of a Component according to the invention in a process for De tection of target molecules, whereby optically contact bare end faces of the fiber elements optically for example with a CCD array or via a Micromirror system connected to a photomultiplier which are sensitive to optical radiation Detection wavelength is, and wherein sensor elements of the CCD arrays or micromirrors or micromirror posi tions are each assigned to the fiber elements with following process stages: a) the component is a Solution with prospective target molecules supplied un conditions under which target molecules on samples bind molecules, b) simultaneously with step a) or then the component with a one Detection wavelength stimulating primary radiation irradiated, c) simultaneously with stage b) or at this the signals of the are then read out Sensor elements of the CCD array or the photomultipli and processing and storage of the signals. Alternatively or additionally, the fiber elements for example electrically contactable and / or con be clocked for the purpose of evaluation by measurement the impedance or the changes in impedance. Auswer too by detection of surface plasmon resonance nances or scattering processes are possible. Most of all luminescence detection is also possible. As part of the Er In the invention, the expression of binding also includes interac in the broadest sense.
Als Bauteil ist eine Anordnung bezeichnet, welche in diskreten und definierten Flächenbereichen Proben moleküle einer Probenmolekülspezies oder Proben molekülspeziesgruppe tragen. In der Regel wird jeder Flächenbereich eines Bauteils eine andere Proben molekülspezies oder Probenmolekülspeziesgruppe tragen. Die Flächenbereiche sind adressierbar in dem Sinne, daß eine Zuordnung getroffen ist/wird zwischen jedem Flächenbereich bzw. seiner geometrischen Lage im Rah men des Biochips und der von dem Flächenbereich getragenen Probenmolekülspezies oder Probenmolekülspeziesgruppe.An assembly is referred to as a component, which in discrete and defined area samples molecules of a sample molecule species or samples carry molecular species group. Usually everyone Area of a component another sample Carrying molecular species or sample molecule species group. The surface areas are addressable in the sense that an assignment is made between each Area or its geometric position in the frame men of the biochip and that of the area carried sample molecule species or Sample molecule species group.
Der Ausdruck des Bauteils umfaßt auch die Begriffe des Biochips sowie des "zusammengesetzten Analysesystems aus einer Vielzahl unabhängiger Einzelelemente".The expression of the component also includes the terms of Biochips as well as the "composite analysis system from a multitude of independent individual elements ".
Als Fiberelemente sind von einer Endlosfiber ab geschnittene Stücke bezeichnet. In der Regel wird der Schnitt in einer Ebene orthogonal zur Längserstreckung der Endlosfiber ausgeführt sein, es ist jedoch selbstverständlich auch eine demgegenüber weniger als 90° abgewinkelte Schnittebene möglich. As fiber elements are from an endless fiber called cut pieces. As a rule, the Section in a plane orthogonal to the longitudinal extent the endless fiber can be run, however it is of course also a less than Cutting plane angled at 90 ° possible.
Eine Endlosfiber ist ein stabartiges oder fadenartiges Gebilde, mit gegenüber der Länge von Fiberelementer großer Längserstreckung, welches typischerweise mit tels Ziehtechnologien, Blastechnologien und/oder Ex trusionstechnologien hergestellt und auf Trommeln oder dergleichen aufgewickelt und bevorratet sein können.An endless fiber is a rod-like or thread-like Structures with compared to the length of fiber elements large longitudinal extension, which is typically with drawing technologies, blowing technologies and / or Ex Trusion technologies manufactured and on drums or the like can be wound and stored.
Eine Endlosfiber und/oder ein Fiberelement kann in einer zur Längserstreckung orthogonalen Querschnitts ebene die verschiedensten Querschnittsformen auf weisen. Lediglich bevorzugt ist ein im wesentlicher kreisförmiger Querschnitt. Insofern umfaßt der Begriff der Mantelfläche im Rahmen der Erfindung nicht nur Zylindermantelflächen, sondern auch Mantelflächen im Falle nicht-kreisförmiger Querschnitte. Insofern bezeichnet der Begriff der radialen Richtung im Rahmen der Erfindung alle Richtungen in einer Querschnittse bene. Insofern bezeichnet schließlich der Durchmesser im Rahmen der Erfindung d = 2.(F/2π)0,5, wobei F die Querschnittsfläche (beliebiger Form) ist.An endless fiber and / or a fiber element can have a wide variety of cross-sectional shapes in a cross-section that is orthogonal to the longitudinal extent. An essentially circular cross section is only preferred. In this respect, the term “jacket surface” in the context of the invention includes not only cylinder jacket surfaces, but also jacket surfaces in the case of non-circular cross sections. In this respect, the term radial direction in the context of the invention denotes all directions in a cross-sectional plane. In this respect, the diameter in the context of the invention finally denotes d = 2. (F / 2π) 0.5 , where F is the cross-sectional area (any shape).
Die Stirnfläche eines Fiberelementes ist durch einen Schnitt durch eine Endlosfiber gebildet.The end face of a fiber element is through a Section formed by an endless fiber.
Beabstandung der Fiberelemente meint, daß die Man telflächen benachbarter Fiberelemente einander nicht berühren. Es ist dann eine Bündelung der Fiberelemente ohne Linienkontakt zwischen einzelnen Fiberelementen des Bündels geschaffen. Linienkontakt bedeutet, daß der (mechanische) Kontakt nicht in Bereichen zue inander paralleler Flächen benachbarter Fiberelemente besteht. Einer Beabstandung der Fiberelemente und/oder einem Linienkontakt zwischen benachbarten Fiberelemen ten gleichwertig ist die Einrichtung von sich in ra dialer Richtung erstreckenden Nasen im Bereich der Mantelfläche eines Fiberelements, wodurch benachbarte Fiberelemente bis auf den Punkt-, Linien-, oder Fläch enkontakt im Bereich der Nasen voneinander beabstandet gehalten werden.Spacing the fiber elements means that the man surfaces of adjacent fiber elements do not match each other touch. It is then a bundling of the fiber elements without line contact between individual fiber elements of the bundle created. Line contact means that the (mechanical) contact is not in areas mutually parallel surfaces of adjacent fiber elements consists. A spacing of the fiber elements and / or a line contact between neighboring fiber elements Equivalent is the establishment of itself in ra dialer direction extending lugs in the area of Mantle surface of a fiber element, whereby neighboring Fiber elements down to the point, line, or area distance in the area of the lugs spaced from each other being held.
Ein Fiberelementebündel weist in der Regel zueinander coplanare Stirnflächen der gebündelten Fiberelemente auf. Es ist aber auch möglich, innerhalb eines Fiberelementebündels Gruppen von Fiberelementen mit jeweils coplanaren Strinflächen auszubilden, wobei die Strinflächen von Fiberelementen unterschiedlicher Gruppen zueinander nicht coplanar sind.A bundle of fiber elements usually faces each other coplanar faces of the bundled fiber elements on. But it is also possible within one Groups of fiber elements with each form coplanar strin surfaces, the Line surfaces of different fiber elements Groups are not coplanar with each other.
Optische Fiberelemente sind optisch transparent für elektromagnetische Strahlung zumindest in einem Teil bereich der Bereich IR, sichtbares Licht und/oder UV. Optisch transparent meint, daß die Dämpfung der elek tromagnetischen Strahlung ausreichend gering ist, um eine Detektion an einem Ende eines Fiberelements erzeugter elektromagnetischen Strahlung an dem gegenüberliegenden Ende des Fiberelementes mittels üblicher Detektionstechnologien zu erlauben.Optical fiber elements are optically transparent for electromagnetic radiation at least in part area the area IR, visible light and / or UV. Optically transparent means that the damping of the elec tromagnetic radiation is sufficiently low to detection at one end of a fiber element generated electromagnetic radiation on the opposite end of the fiber element by means of to allow common detection technologies.
Der Begriff der optischen Kontaktierbarkeit bezeichnet eine Aufbereitung einer Teilfläche eines Fiberelemen tes, welche die Emission von elektromagnetischer Strahlung aus dem Fiberelement heraus durch die Teilfläche erlaubt. Eine starke Streuung ist möglichst zu vermeiden. Ggf. können die Teilflächen auf geeignete Weise bearbeitet, beispielsweise geglättet oder poliert werden. Es ist auch das Anpolieren oder Aufbringen von Mikrolinsen zur Fokussierung austre tender Strahlung möglich.The term optical contactability refers to preparation of a partial surface of a fiber element tes which is the emission of electromagnetic Radiation out of the fiber element through the Partial area allowed. A strong spread is possible to avoid. Possibly. can the faces on processed in a suitable manner, for example smoothed or be polished. It is also the polishing or Apply microlenses for focusing radiation possible.
Probenmoleküle sind Moleküle, welche mit Target molekülen eine spezifische Wechselwirkung eingehen können. Beispiele für solche Wechselwirkungen sind: Antikörper-Antigen, Lectin-Kohlenhydrat, Protein- Aptamer, Nukleinsäure-Nukleinsäure, Nukleinsäure- Ribozym, Biotin-Avidin, usw.Sample molecules are molecules that have a target molecules have a specific interaction can. Examples of such interactions are: Antibody antigen, lectin carbohydrate, protein Aptamer, nucleic acid nucleic acid, nucleic acid Ribozyme, biotin avidin, etc.
Targetmoleküle sind Moleküle, auf welche eine zu analysierende Probe, welche dem Bauteil aufgegeben wird, untersucht wird. Targetmoleküle können aber auch Moleküle sein, die gezielt aus einer (z. B. mit anderen Methoden oder auch mit der gleichen Methode zu analysierenden) Probe entfernt werden sollen.Target molecules are molecules to which one is directed analyzing sample, which is given to the component is being examined. But target molecules can also Be molecules that are made up of one (e.g. with another Methods or with the same method too analyzing) sample to be removed.
Eine Probenmolekülspezies enthält Probenmoleküle ausschließlich einer Struktur, beispielsweise einer Sequenz im Falle von Nukleinsäuren oder Proteinen oder Peptiden.A sample molecule species contains sample molecules only one structure, for example one Sequence in the case of nucleic acids or proteins or Peptides.
Eine Probenmolekülspeziesgruppe enthält als Grup penelemente zumindest zwei Probenmolekülspezies. Hier bei kann es bei den Probenmolekülspezies um gleichartige oder verschiedenartige Probenmolekültypen handeln. Als Probenmolekültypen werden beispielsweise Nukleinsäuren, Peptide, Proteine und Saccharide bezeichnet.A sample molecule species group contains as a group pen elements at least two sample molecule species. here at it can be the sample molecule species identical or different types of sample molecules act. As sample molecule types, for example Nucleic acids, peptides, proteins and saccharides designated.
Als funktionelle Gruppen eines Polymerwerkstoffes sind solche chemische Gruppen des Polymergerüstes bezeichnet, welche eine unspezifische Bindung zwischen Targetmolekülen und dem Polymerwerkstoff ermöglichen. Im Falle von Nukleinsäuren als Targetmolekülen wären funktionelle Gruppen beispielsweise Aminogruppen, Hy droxylgruppen, Thiolgruppen oder Carboxylgruppen. Es versteht sich, daß das Gesagte auch auf dem Po lymerwerkstoff ggf. zugegebene Hilfsstoffe zutrifft.Are as functional groups of a polymer material such chemical groups of the polymer backbone denotes an unspecific bond between Enable target molecules and the polymer material. In the case of nucleic acids as target molecules functional groups, for example amino groups, Hy droxyl groups, thiol groups or carboxyl groups. It it goes without saying that what has been said also on the bottom polymer material, if applicable, added auxiliary substances applies.
Kooperative Effekte zwischen Molekülen mehrerer Pro benmolekülspezies und einer Targetmolekülspezies sind dadurch gekennzeichnet, daß der energetische Gewinn durch simultane Wechselwirkung zwischen jeweils den Molekülen der verschiedenen Probenmolekülspezies ein erseits und den zwischen den verschiedenen Proben molekülspezies und dem Targetmolekül insgesamt andererseits größer ist als die Summe der ener getischen Gewinne der Wechselwirkungen eines Moleküls jeweils einer Probenmolekülspezies mit einem Molekül der Targetmolekülspezies. Im Falle der Nukleinsäuren als Probenmoleküle und Targetmoleküle sind beispielshaft Stacking Effekte zu nennen. Der Stacking Effekt ist ein Energiegewinn durch Wechselwirkungen, nämlich Delokalisation der π-Elektronen der hydro phoben Ringstrukturen benachbarter Basen in doppel strängigen Nukleinsäuren. Im Falle der Proteine können kooperative Effekte aus speziellen Sekundärstrukturen miteinander wechselwirkender Proteine resultieren. Generell wird mit kooperativen Effekten eine höhere Spezifität und Bindungsenergie einer Bindung zwischen Probenmolekülen und einem Targetmolekül erreicht.Cooperative effects between molecules of several pro benmolecule species and a target molecule species characterized in that the energetic gain through simultaneous interaction between the Molecules of the different sample molecule species and between the different samples molecular species and the target molecule as a whole on the other hand, is greater than the sum of the ener get profits from the interactions of a molecule one sample molecule species each with one molecule the target molecule species. In the case of nucleic acids as sample molecules and target molecules to name exemplary stacking effects. The stacking Effect is an energy gain through interactions, namely delocalization of the π-electrons of the hydro phobic ring structures of neighboring bases in double stranded nucleic acids. In the case of proteins, you can cooperative effects from special secondary structures interacting proteins result. Generally, with cooperative effects, a higher one Specificity and binding energy of a bond between Sample molecules and a target molecule reached.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Preferred embodiments of the invention.
Grundsätzlich können die Fiberelemente beliebige For men in Richtung der Längserstreckung aufweisen. In Hinblick auf ggf. eine sichere beabstandete Fixierung über die gesamte Längserstreckung der Fiberelemente empfiehlt es sich, die Fiberelemente gerade verlaufend und ggf. parallel oder mit in Richtung der Längser streckung wachsendem Abstand zueinander angeordnet auszubilden. Es versteht sich, daß ggf. der Abstand der Fiberelemente so abgestimmt ist, daß unter Berück sichtigung möglicher lateraler mechanischer Belas tungskräfte der Fiberelemente und des Elastizitäts moduls des Werkstoffes der Fibern sowie deren Länge, die Mantelflächen benachbarter Fiberelemente sich un ter normalen Betriebsbedingungen des Biochips nicht berühren können. Es gelten aber auch die bereits angesprochenen Alternativen.In principle, the fiber elements can be any shape men in the direction of the longitudinal extent. In With regard to a possibly secure spaced fixation over the entire length of the fiber elements it is recommended that the fiber elements run straight and possibly parallel or with in the direction of the longitudinal stretching increasing distance from each other train. It is understood that the distance, if necessary the fiber elements are adjusted so that under consideration inspection of possible lateral mechanical loads forces of the fiber elements and the elasticity module of the material of the fibers and their length, the outer surfaces of adjacent fiber elements un the normal operating conditions of the biochip are not can touch. However, those already apply mentioned alternatives.
Es ist bevorzugt, wenn die Fiberelemente optische Fiberelemente sind. Mit dieser Ausführungsform lassen sich Signale beispielsweise Floureszenzsignale aus entsprechenden Markergruppen von an den Fibern gebun denen Molekülen (optisch) anregen und zur Detektion mittels optischer Sensoren zu optisch kontaktierbaren Stellen der Fiberelemente leiten. Aber auch Lumines cenz kann detektiert werden. Solche Stellen können insbesondere die Stirnflächen der Fiberelemente sein. Optische Fibern können beispielsweise zumindest teil weise aus Glas bestehen. Bevorzugt ist es allerdings, wenn die Fiberelemente aus einem Polymerwerkstoff ge bildet sind, welcher vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehen aus "Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polytherephthalat (PETP), Polyethersulfon (PES), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylenoxid (PPO), Polyphenylensulfid (PPS), Polybuthylenterephthalat (PBT, Polyoxymethylen (POM), Polysulfon (PSU), Poly etherimid (PEI), Polyamid (PA) und Mischungen sowie Copolymere der Monomere solcher Polymere", insbeson dere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus "Polycar bonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol und Mischungen sowie Copolymere der Monomere solcher Po lymere". Wesentlich bei der Werkstoffauswahl ist le diglich, daß der Werkstoff ausreichend (dauer-) temperaturbeständig gegen im Zuge einer Prozessierung oder eines Einsatzes der Biochips auftretenden Tem peraturen ist. Als in diesem Sinne hochtemperatur beständig werden alle Polymerwerkstoffe bezeichnet, welche sich bei Exposition unter zumindest 90°C, vor zugsweise zumindest 120°C, insbesondere zumindest 140°C, über 1000 Stunden als beständig erweisen. Typ ischerweise ist dies erfüllt, wenn die Glastemperatur überhalb der genannten Temperaturgrenze liegt. Beson ders temperaturbeständig ist beispielsweise Polycar bonat mit einer Glastemperatur von 150°C. Es versteht sich, daß der Polymerwerkstoff in der Kunststofftech nologie übliche Hilfsstoffe enthalten kann, wie beispielsweise Weichmacher, Lichtstabilisatoren, ins besondere UV-Stabilisatoren, und dergleichen. Auch können die (wellenlängenabhängige) Dielektrizitätskon stante beeinflussende Zusätze eingebracht sein zum Zwecke der Optimierung der optischen Eigenschaften in einem interessierenden Wellenlängenbereich. It is preferred if the fiber elements are optical Are fiber elements. Let with this embodiment signals, for example fluorescence signals corresponding marker groups of on the fibers stimulate those molecules (optically) and for detection to optically contactable by means of optical sensors Guide places of the fiber elements. But also Lumines cenz can be detected. Such places can especially the end faces of the fiber elements. For example, optical fibers can at least partially wise consist of glass. However, it is preferred if the fiber elements from a polymer material ge forms, which is preferably selected from the group consist of "polyethylene (PE), Polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polytherephthalate (PETP), polyether sulfone (PES), Polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene oxide (PPO), Polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT, polyoxymethylene (POM), polysulfone (PSU), poly etherimide (PEI), polyamide (PA) and mixtures as well Copolymers of the monomers of such polymers ", in particular another selected from the group consisting of "Polycar bonat (PC), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene and Mixtures and copolymers of the monomers of such Po lomere ". Le only that the material is sufficiently (permanently) temperature resistant against in the course of processing or use of the biochips occurring tem temperatures. As high temperature in this sense all polymer materials are consistently designated, which occurs at exposure below at least 90 ° C preferably at least 120 ° C, in particular at least 140 ° C, proved to be stable over 1000 hours. type This is true if the glass temperature is above the specified temperature limit. Beson Polycar is also temperature-resistant bonat with a glass transition temperature of 150 ° C. It understands themselves that the polymer material in the plastics tech may contain conventional auxiliaries, such as for example plasticizers, light stabilizers, ins special UV stabilizers, and the like. Also can the (wavelength-dependent) dielectric con constant additives have been introduced to the Purposes of optimizing the optical properties in a range of wavelengths of interest.
Ein Fiberelement kann auch aus mehreren Werkstoffen im Verbund hergestellt sein. Insbesondere können im Bereich der Mantelfläche von dem Werkstoff des Cores verschiedene Werkstoffe eingesetzt sein, beispiels weise um die Reflektivität von in dem Fiberelement laufenden Lichts an der Grenzfläche fest/flüssig bzw. fest/gas ggf wellenlängenselektiv zu modifizieren. Auch kann beispielsweise das Core aus einem mechanisch starren Werkstoff bestehen, beispielsweise Metall, Glas oder Polycarbonat, während der das Core umgebende optisch transparente Werkstoff dann weniger starr sein kann.A fiber element can also consist of several materials in the Be made composite. In particular, Area of the outer surface of the material of the core different materials can be used, for example wise around the reflectivity of in the fiber element running light at the interface solid / liquid or to modify solid / gas selectively if necessary. The core can also be made mechanically, for example rigid material, for example metal, Glass or polycarbonate, while surrounding the core optically transparent material will then be less rigid can.
In geometrischer Hinsicht können die Fiberelemente wie folgt ausgebildet und angeordnet sein. Die Fiberele mente weisen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 0,01 µm bis 1000 µm und eine Länge im Bereich von 0,1 µm bis 100 mm auf. Das Verhältnis Durchmesser zu Länge kann im Bereich von 100 bis 10-4 liegen. Weiter hin ist es bevorzugt, wenn die Fiberelemente in einer Dichte von 1 bis 107 Fibern/cm2, bezogen auf eine ra diale Querschnittsebene der Fiberelemente, gepackt sind.From a geometric point of view, the fiber elements can be designed and arranged as follows. The fiber elements preferably have a diameter in the range from 0.01 μm to 1000 μm and a length in the range from 0.1 μm to 100 mm. The diameter to length ratio can range from 100 to 10 -4 . It is further preferred if the fiber elements are packed in a density of 1 to 10 7 fibers / cm 2 , based on a radial cross-sectional plane of the fiber elements.
Hinsichtlich des Tragelements sind verschiedene Aus führungsformen möglich. Das Tragelement kann an einem Ende der Fiberelemente angeordnet und die Enden der Fiberelemente umfassend ausgebildet sein, wobei die Stirnflächen der umfaßten Fiberelemente direkt oder indirekt optisch kontaktierbar sind. Im Falle der in direkten Kontaktierbarkeit muß das Tragelement zumind est im Bereich der Enden der Fiber optisch transparent sein. Ein solches Tragelement ist typischerweise plattenförmig und seine Hauptflächen stehen orthogonal zu der Längserstreckung bzw. Mittenachse der Fiberele mente. Ein solches Bauteil kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß das als Lochplatte ausge bildete Tragelement durch Einführung der Fiberelemente oder der Endlosfiber in die Löcher der Lochplatte und subsequente Fixierung der Fiberelemente in den Löchern mit den Fiberelementen bestückt wird. Im Falle der Einführung von Endlosfibern muß selbstverständlich vor oder nach der Fixierung eine Schneideverfahrenstufe erfolgen. Ebenso ist es möglich, die Enden eines mit tels einer Haltevorrichtung gehaltenen Bündels an Fiberelementen (oder Enden von Endlosfibern) in einen nicht ausgehärteten Werkstoff einzutauchen und dann die Aushärtung durchzuführen. Als Werkstoff für solche Trageelemente kommen grundsätzlich die gleichen Werkstoffe, wie vorstehend im Zusammenhang mit den Fiberelementen genannt in Frage. Es wird sich allerd ings empfehlen, das Tragelement optisch nicht trans parent auszuführen, beispielsweise durch Zugabe von Pigmenten, und die Fiberelemente vollständig durch das Tragelement hindurchgreifend auszubilden. Hierdurch wird ein crosstalking optischer Signale reduziert.With regard to the support element are different leadership forms possible. The support element can on a End of the fiber elements arranged and the ends of the Fiber elements can be formed comprehensively, the End faces of the covered fiber elements directly or are indirectly optically contactable. In the case of in The support element must at least be able to be contacted directly est optically transparent in the area of the ends of the fiber his. Such a support element is typical plate-shaped and its main surfaces are orthogonal to the longitudinal extension or central axis of the fiberele mente. Such a component can, for example, thereby be made that out as a perforated plate formed support element by introducing the fiber elements or the continuous fiber in the holes of the perforated plate and subsequent fixing of the fiber elements in the holes is equipped with the fiber elements. In case of Introduction of continuous fibers must of course be done or after the fixation a cutting process step respectively. It is also possible to use the ends of a means of a holding device held bundle Fiber elements (or ends of continuous fibers) in one immerse uncured material and then to carry out the curing. As a material for such Carrying elements come basically the same Materials as above in connection with the Called fiber elements in question. It will be all the same ings recommend not optically trans parent, for example by adding Pigments, and the fiber elements completely through the Form support element reaching through. hereby crosstalking optical signals is reduced.
Das Tragelement kann auch aus einem Wickeltragband ausgeführt sein. Hierbei handelt es sich um ein langes, bandförmiges elastisches Konstrukt, beispiel sweise aus einem thermoplastischen Elastomer, wie thermoplastisches Polyurethan (TPU), an oder in welchem ein Ende der Fiberelemente aufgebracht oder eingebettet wird. Dabei stehen die Fiberelemente or thogonal zur Längserstreckung des Wickeltragbandes. Sodann wird das Wickeltragband beispielsweise spiralförmig aufgerollt oder mäanderartig im Zig-Zag gefalten, wodurch die Fiberelemente zu einem 2-dimensionalen Raster angeordnet werden.The support element can also consist of a winding support tape be executed. This is a long, band-shaped elastic construct, for example made of a thermoplastic elastomer, such as thermoplastic polyurethane (TPU), on or in which one end of the fiber elements is applied or is embedded. The fiber elements or thogonal to the longitudinal extent of the winding support tape. Then the winding support tape, for example spirally rolled up or meandering in the Zig-Zag folded, making the fiber elements into one 2-dimensional grid can be arranged.
Auch kann eines oder mehrere Tragelemente aus den Fiberelementen herausgebildet sein, beispielsweise durch kontaktierende Fixierung in einem oder mehreren Bereichen der Fiberelemente und Verschmelzen, Verschweißen, Verkleben oder dergleichen dieser Bereiche der Fiberelemente. Dabei können die Fiberele mente dann parallel und in Linienkontakt miteinander verlaufen, wenn dagegen beim Fügen der Bereiche mecha nischer Druck auf die Bereiche in radialer Richtung der Fiberelemente ausgeübt wird, können auch nicht- parallele und kontaktlose Verläufe der Fiberelemente sich einstellen.One or more support elements can also be made from the Fiber elements can be formed, for example by contacting fixation in one or more Areas of fiber elements and merging, Welding, gluing or the like of these Areas of the fiber elements. The fiberele then parallel and in line contact with each other run if, on the other hand, when joining the areas mecha pressure on the areas in the radial direction of the fiber elements can also not be parallel and contactless courses of the fiber elements adjust.
Ein Bauteil kann lediglich ein Tragelement aufweisen. Dieses Tragelement kann im Prinzip an jeder Stelle, bezogen auf die Längserstreckung der Fiberelemente, angeordnet werden, beispielsweise an einem Ende der oder mittig der Fiberelemente. Ebenso ist es aber auch möglich, zwei oder mehr Tragelemente im Rahmen eines Biochips einzurichten. Dies empfiehlt sich insbeson dere im Falle sehr langer und/oder flexibler Fiberele mente. Wenn mehrere Tragelemente vorgesehen sind, empfiehlt es sich weiterhin, jedenfalls 2 Tragelemente an den gegenüberliegenden Enden der Fiberelementen vorzusehen.A component can only have one support element. In principle, this support element can be placed anywhere, related to the length of the fiber elements, be arranged, for example at one end of the or in the middle of the fiber elements. But it is the same possible, two or more supporting elements in the context of one Set up biochips. This is particularly recommended in the case of very long and / or flexible fiberele mente. If several support elements are provided, it is still recommended to use 2 support elements at the opposite ends of the fiber elements provided.
Die Probenmolekülspezies oder Probenmolekülspezies gruppe kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus "Nukleinsäuren, DNA, RNA, PNA, Aptamere, Proteine, Peptide, Saccharide sowie Mischungen dieser Proben moleküle". Im Falle der Nukleinsäuren kann es sich um einzelsträngige oder doppelsträngige Nukleinsäuren handelt. Die Basen der Nukleinsäuren können natürli cherweise vorkommende Basen sein, sie können aber auch chemisch derivatisiert sein, beispielsweise durch Ein bau von Markergruppen. Entsprechendes gilt im Falle der weiteren Verbindungsklassen der vorstehend genannten Gruppe. Ebenso können die Sequenzen natür lich oder nicht-natürlich sein. Im Falle der Nuklein säuren kann die Anzahl der Basen einer hybridisierbaren Region grundsätzlich beliebige lang sein. Es empfiehlt sich allerdings, die Anzahl der Basen möglichst klein zu halten, beispielsweise auf maximal 25, besser 17, zu begrenzen, damit ein Mis match zwischen einem Probenmolekül und einem Target molekül in lediglich einer Base zu einer hinreichenden Destabilisierung führt.The sample molecule species or sample molecule species group can be selected from the group consisting of from "nucleic acids, DNA, RNA, PNA, aptamers, proteins, Peptides, saccharides and mixtures of these samples molecules ". In the case of nucleic acids, it can be single-stranded or double-stranded nucleic acids is. The bases of the nucleic acids can naturally usually occurring bases, but they can also be chemically derivatized, for example by Ein building marker groups. The same applies in the case the other classes of compounds of the above mentioned group. The sequences can also be natural be natural or non-natural. In the case of the nucleus acids can be the number of bases one hybridizable region basically any long his. However, it is recommended that the number of To keep bases as small as possible, for example limit a maximum of 25, better 17, so that a mis match between a sample molecule and a target molecule in just one base to a sufficient one Destabilization leads.
Die Probenmoleküle können unmittelbar oder über Spac erverbindungen an die Fiberelemente gebunden sein. Letzteres ist bevorzugt. Als Spacerverbindungen kommen alle fachüblichen Verbindungen in Frage. Beispiels weise kann die Spacerverbindung aus einer Kette (beispielsweise der Länge 5 bis 80, vorzugsweise 25 bis 40 Basen) von (gleichen) Nukleinsäurebasen, beispielsweise Thymidin, gebildet sein. Dann ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Basen in der Spac erverbindung größer als die Anzahl der Basen in einer hybridisierbaren Region des Probenmoleküls ist. Es ist auch möglich, synthethische organische Oligomere oder Polymere einzusetzen, in deren Polymerkette beispiel sweise Carbamatgruppen eingebaut sein können. Es ist auch möglich zwei oder mehr Probenmoleküle über eine Spacerverbindung zu verbinden und die Spacerverbindung über eine Bindungsstelle der Spacerverbindung an dem Fiberelement zu binden.The sample molecules can be directly or via Spac connections to the fiber elements. The latter is preferred. Come as spacer compounds all common connections in question. example the spacer connection can be made from a chain (e.g. length 5 to 80, preferably 25 up to 40 bases) of (identical) nucleic acid bases, for example, thymidine. Then it is advantageous if the number of bases in the spac connection greater than the number of bases in one is hybridizable region of the sample molecule. It is also possible, synthetic organic oligomers or To use polymers, for example in their polymer chain Some carbamate groups can be incorporated. It is it is also possible to use two or more sample molecules via one To connect spacer connection and the spacer connection via a binding site of the spacer compound on the Tie fiber element.
Jedes Fiberelement kann Probenmoleküle einer jeweils selektierten, unterschiedlichen Probenmolekülspezies tragen. Mit anderen Worten ausgedrückt, jedes Fiberelement trägt Probenmoleküle einer einzigen Struktur, wobei die Strukturen der Probenmoleküle ver schiedener Fiberelemente sich unterscheiden. Es ist aber auch möglich, daß jedes Fiberelement Proben moleküle einer jeweils selektierten, unterschiedlichen Probenmolekülspeziesgruppe trägt, wobei die Grup penelemente jeder Probenmolekülspeziesgruppe gemeinsam unter Ausbildung von kooperativen Effekten, beispiel sweise Stacking, an ein definiertes Targetmolekül bin den. Dann trägt jedes Fiberelement Probenmoleküle mit zwei (oder mehr) verschiedenen Strukturen (Gruppenele mente), wobei verschiedene Fiberelemente unterschied liche Kombinationen an Probenmolekülen unterschied licher Strukturen tragen. In Hinblick auf die genutz ten kooperativen Effekte wird es sich empfehlen, die molaren Mengen der Probenmoleküle unterschiedlicher Strukturen auf einem Fiberelement innerhalb von Ab weichungen bis zu ±50% gleich groß zu halten. Es emp fiehlt sich, daß die Probenmoleküle unterschiedlicher Struktur auf einem Fiberelement hinsichtlich der räum lichen Anordnung der Bindungstellen an dem Fiberele ment stochastisch verteilt sein sollten.Each fiber element can contain one sample molecule at a time selected, different sample molecule species wear. In other words, each Fiberelement carries a single sample molecule Structure, the structures of the sample molecules ver different fiber elements differ. It is but also possible that each fiber element samples molecules of a selected, different one Sample molecule species group carries, the Grup pen elements common to each sample molecule species group with the formation of cooperative effects, for example stacking, to a defined target molecule the. Then each fiber element carries sample molecules two (or more) different structures (group elements elements), whereby different fiber elements differed different combinations of sample molecules structures. In terms of usage ten cooperative effects, it will be recommended that molar amounts of the sample molecules different Structures on a fiber element within Ab to keep softs up to ± 50% the same size. It emp it happens that the sample molecules are different Structure on a fiber element in terms of space arrangement of the binding sites on the fiberele ment should be distributed stochastically.
Es ist auch möglich, innerhalb eines oder mehrerer der Fiberelemente jeweils diskrete Felder einzurichten, welche unterschiedliche Probenmolekülspezies oder Pro benmolekülspeziesgruppen tragen.It is also possible within one or more of the Fiber elements to set up discrete fields, which different sample molecule species or Pro benmolecule species groups.
In Hinblick auf eine Reduktion unspezifischer Bindung von Targetmolekülen direkt an den Oberflächen der Fiberelemente ist es vorteilhaft, wenn der Po lymerwerkstoff keine funktionalen Gruppen an seiner Oberfläche trägt, und wenn die Probenmoleküle Nuklein säuren sind, daß die Nukleinsäuren aus einer vorzug sweise wäßrigen Lösung unter Bestrahlung mit UV-Licht an die Oberfläche des Polymerwerkstoffes gebunden sind.With a view to reducing non-specific binding of target molecules directly on the surfaces of the Fiber elements, it is advantageous if the bottom no functional groups on its Surface carries, and when the sample molecules are nucleotides Acids are that the nucleic acids are preferred some aqueous solution under irradiation with UV light bound to the surface of the polymer material are.
Für Nukleinsäuren und andere Stoffgruppen ist eine kombinatorische Synthese auf den Fibern möglich. Selbstverständlich läßt sich ein erfindungsgemäßes Bauteil nicht nur analytisch sondern auch präparativ, beispielsweise zur gezielten Abtrennung von Stoffen aus komplexen Gemischen, wie beispielsweise Blut. Ein erfindungsgemäßes Bauteil kann mittels beispielsweise Detergentien mit einer selbstbenetzenden Oberfläche im Bereich der Mantelflächen ausgestattet sein. Dann benetzen Lösungen mit Targetmolekülen die Man telflächen selbsttätig. Es ist auch möglich "inte grated devices" zu bilden, mittels einer Kombination von Bauteilen beispielsweise zur Probenvorbereitung, zur Analyse, sowie zur Auslesung. Im Rahmen der Her stellung der Endlosfibern und/oder der Fiberelemente kann auch die Polymerisation bzw. Ausformung des Po lymerwerkstoffes in Gegenwart bzw. unter Zumischung der Probenmoleküle durchgeführt werden, so daß die Probenmoleküle im Volumen eingebaut werden, allerdings nur an der Oberfläche eines Fiberelementes zugänglich sind. Weiterhin ist die Bildung von Patronen, enthal tend zumindest ein erfindungsgemäßes Bauteil, möglich, wobei solche Patronen beispielsweise hintereinander schaltbar sind. Auf der Oberfläche der Bauteile oder in einer Patrone können Hilfsstoffe, wie Enzyme für PCR oder Ligation, aber auch interaktionsvermittelnde Moleküle angesiedelt sein.For nucleic acids and other groups of substances there is one combinatorial synthesis possible on the fibers. Of course, one according to the invention Component not only analytically but also preparatively, for example for the targeted separation of substances from complex mixtures such as blood. On Component according to the invention can by means of, for example Detergents with a self-wetting surface in the Be equipped area of the lateral surfaces. Then Wet solutions with target molecules automatic surfaces. It is also possible to "inte grated devices "by means of a combination of components, for example for sample preparation, for analysis and for reading. As part of the Her position of the continuous fibers and / or the fiber elements can also polymerize or shape the bottom polymer material in the presence or with admixture of the sample molecules are carried out so that the Sample molecules are built into the volume, however accessible only on the surface of a fiber element are. Furthermore, the formation of cartridges is included tend at least one component according to the invention, possible such cartridges, for example, one after the other are switchable. On the surface of the components or A cartridge can contain additives such as enzymes for PCR or ligation, but also interaction mediating Molecules are located.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil kann in ein fluidisches Bauteil, beispielsweise eine Pipettenspitze oder Düse eingebracht und fixiert sein. Mehrere erfindungsgemäße Bauteile können fluidisch in Serie oder parallel geschaltet sein. Ein Einbau in integrierte Analysen systeme ist möglich.A component according to the invention can be fluidized Component, for example a pipette tip or nozzle introduced and fixed. Several according to the invention Components can be fluid in series or in parallel be switched. Installation in integrated analyzes systems is possible.
Bei Bauteilen, welche Stacking Effekte ausnutzen, kann Förster-Energie-Transfer (FRET) ausgenutzt werden, indem eines der beiden immobilisierten Oligonukleotide mit einem Donor-Fluoreszenzfarbstoff und der andere mit einem Acceptor-Farbstoff markiert ist. Bei Stack ing kommt es nun zu Förster-Transfer, entsprechend einer Modulation der Emissionswellenlänge. Bei Stack ing Bauteilen kann auch eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit beispielsweise im Wege der Impedanzmes sung durchgeführt werden.For components that take advantage of stacking effects Forester energy transfer (FRET) can be used, by one of the two immobilized oligonucleotides with one donor fluorescent dye and the other is marked with an acceptor dye. At Stack ing there is now a forester transfer, accordingly a modulation of the emission wavelength. At Stack ing components can also change the electrical Conductivity, for example, by means of impedance measurements solution.
Weiterhin ist eine Detektion mittels festen und ggf. metallischen Partikeln, welche an Targetmoleküle ge bunden sind, möglich. Es erfolgt dann eine Messung beispielsweise mittels Scattering, evaneszenter Wel len, oder durch metallischen Niederschlag an einem Fiberelement (beispielsweise, wenn Nanokugeln aus SIl ber an den Targetmolekülen gebunden sind und fotographische Emulsionen eingesetzt werden. Ggf. im Zusammenhang mit diesen Methoden kann SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) eingesetzt werden.Detection by means of fixed and possibly metallic particles, which ge on target molecules bound, possible. A measurement is then carried out for example by means of scattering, evanescent world len, or by metallic precipitation on one Fiber element (for example, if nanospheres from SIl are bound to the target molecules and photographic emulsions are used. Possibly. in the In connection with these methods, SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) can be used.
Aufgrund der Tatsache, daß das Bauteil aus ver schiedenen Einzelelementen zusammengesetzt ist, kann auch jedes Einzelne angesprochen werden. Hierbei kön nen komplette Spektren gefahren werden und eine weitergehende Aussage zur Zusammensetzung der spezi fischen Bindungspartner oder auch frei in der Lösung weilender Moleküle getroffen werden. Hierzu sind beispielsweise eisetzbar: Raman, SERS, NIR.Due to the fact that the component from ver different individual elements can be composed each individual can also be addressed. Here, complete spectra are run and one further statement on the composition of the spec fish binding partner or freely in the solution because molecules are hit. For this are for example insertable: Raman, SERS, NIR.
Bauteile können ausgelesen werden, indem das gesamte Bauteil belichtet wird oder einzelne Fiberelemente angesteuert werden (elektrisch, optomechanisch über x-y-stage und z. B. Faseroptik oder optoelektrisch, indem fokussiertes Licht über ablenkbare Mikrospiegel eingekoppelt oder aufgenommen wird.Components can be read out by the whole Component is exposed or individual fiber elements can be controlled (electrically, optomechanically via x-y-stage and z. B. fiber optics or optoelectric, by focusing light over deflectable micromirrors is coupled or recorded.
Die Probenmolekülfelder sind adressierbar in dem Sinne, daß eine Zuordnung getroffen ist/wird zwischen jedem Probenmolekülfeld bzw. seiner geometrischen Lage im Rahmen des Bauteils und der von dem Proben molekülfeld getragenen Probenmolekülspeziesgruppe. Dabei kann die Zuordnung direkt oder indirekt sein. In letzterem Falle findet zunächst, beispielsweise in Zuge der Herstellung, eine Zuordnung zwischen Proben molekülen oder Probenmolekülgruppen und (unterschied lichen) Markierungen der Felder statt. Im Kern wird also zunächst eine Markierung den Probenmolekülen bzw. Probenmolekülgruppen zugeordnet. Nach Fertigstellung des Bauelements wird dann eine Detektion der Markierungen und Zuordnung der Markierungen und fol glich der Probenmolekülspezies bzw. Probenmolekülspe ziesgruppen zu der räumlichen Anordnung der Felder in dem Bauteil durchgeführt. Eine Markierung kann beispielsweise durch Ein- oder Aufbringung von Quantum-Spots an bzw. in einem Feld erfolgen. Belie bige andere Markierungsarten, beispielsweise Farbpig mentcodierung, sind ebenfalls möglich. Die endgültige Zuordnung zwischen Probenmolekülspezies-/-gruppe zu deren räumlichen Anordnung kann dabei herstellerseitig oder auch erst anwenderseitig erfolgen. Im Ergebnis braucht nicht im eigentlichen Herstellungsprozeß eine exakte räumliche Anordnung eingehalten zu werden, vielmehr findet nach Zusammenfügung des Bauteils gleichsam eine Kalibrierung durch ortsaufgelöste De tektion der Markierungen statt.The sample molecule fields are addressable in the Meaning that an assignment is / will be made between each sample molecule field or its geometric position within the frame of the component and that of the sample Molecule field-borne sample molecule species group. The assignment can be direct or indirect. In the latter case takes place first, for example in In the course of manufacturing, an assignment between samples molecules or groups of sample molecules and (difference marks) of the fields instead. At its core first of all a marking of the sample molecules or Assigned sample molecule groups. After completion of the component is then a detection of Markings and assignment of the markings and fol equal to the sample molecule species or sample molecule speculum Target groups on the spatial arrangement of the fields in the component. A marker can for example by introducing or applying Quantum spots are made on or in a field. Belie bige other types of marking, for example colored pig ment coding, are also possible. The final Assignment between sample molecule species / group to their spatial arrangement can be made by the manufacturer or only done by the user. As a result does not need one in the actual manufacturing process exact spatial arrangement to be observed, rather takes place after the component has been assembled as it were a calibration by spatially resolved De detection of the markings instead.
Fiberelemente können vor- und/oder nachbehandelt sein, indem Fiberenden coplanar geschliffen werden, Fiber enden zu Mikrolinsen verschliffen werden, Fibern zur Erzugung von evaneszenten Wellen metallisch beschichtet werden, Fibern aufgerauht werden, Fibern einendig verspiegelt werden und so die Emission eingekoppelten Lichts wieder am gleichen (nicht ver spiegelten) Ende abgenommen und gemessen wird, op tional über die gleiche Optikvorrichtung. Die Signaleinkoppelung bzw. Modulation kann verstärkt wer den, indem ein modulierender bzw. reflektierender Stoff in Lösung in die Fiberzwischenräume eingebracht wird. Dieser Stoff kann aber dort auch als Festkörper vorliegen. Fiber elements can be pretreated and / or post-treated, by coplanar fiber ends, fiber ends are ground to microlenses, fibers to Education of evanescent waves metallic be coated, fibers are roughened, fibers be mirrored at one end and so the emission coupled light again at the same (not ver mirrored) end is removed and measured, op tionally via the same optical device. The Signal coupling or modulation can be amplified by using a modulating or reflecting Substance in solution introduced into the fiber spaces becomes. This substance can also be used as a solid available.
Alle vorstehenden Ausführungen gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs gemäße Verwendung.All of the above statements apply accordingly to the inventive method and the fiction appropriate use.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsformen darstellenden Beispielen näher erläutert.In the following, the invention is based on only Examples illustrating embodiments explained.
Ein Oligonukleotid der Sequenz T(20)-AGT CTA ATC TCA TCT AGA wird in eine Crosslink-Lösung enthaltend 1 M NaCl, 0,2 M MgCl2 und 0,3 M Tris, pH8, in einer Konzentration von 10 nM eingebracht. In einer Vorrich tung wird eine PS-Endlosfiber von 80 µm Durchmesser, welche auf übliche Weise extrudiert wurde, von einer Vorratsrolle durch ein Quarzglasrohr mit einem Innen durchmesser von 1 mm und einer Länge von 1 m durchge leitet, dessen Enden offen und nach oben gebogen sind, wobei an einem Ende des Rohres ein zusätzlicher Ab laufstutzen und am enderen Ende ein zusätzlicher Zu laufstutzen angebracht sind. Der Zulaufstutzen wird mit einer Schlauchpumpe verbunden, die mit einem Vor ratsbehälter in Verbindung steht, in welchem die Cli gonukleotidlösung bevorratet wird. Die Endlosfiber wird am Austrittsende aus dem Quarzglasrohr auf eine Auffangrolle aufgespult, die mit einem Schrittschalt mototr angetrieben wird. In das Quarzglasrohr wird die Oligonukleotidlösung eingebracht und das Quarzglasrohr wird mit mit einer darüber angebrachten UV-Lampe mit einer Hauptemission bei 254 nm bestrahlt. Dabei wird die Drehzahl der Auffangspule so eingestellt, daß eine Verweildauer jedes Bereiches der Endlosfiber in der Oligonukleotidlösung in dem Quarzglasrohr von ca. 5 min. eingerichtet ist. Gleichzeitig wird der Volumen strom der Oligonukleotidlösung durch das Quarzglasrohr so eingestellt, daß innerhalb von ca. 5 min. ein voll ständiger Austausch der Oligonukleotidlösung in dem Quarzglasrohr stattfindet. Verschiedene Endlosfibern werden so in verschiedenen Quarzglasrohren bzw. Reak toren mit verschiedenen Oligonukleotiden beschichtet. Alternativ können verschiedene Abschnitte einer einzi gen Endlosfiber, beispielsweise jeweils auf 10 m Länge, dadurch mit verschiedenen Oligonukleotiden beschichtet werden, daß die Oligonukleotidlösung in dem Quarzrohr entsprechend der gewünschten Abschnit tlänge und unter Berücksichtigung der Vorschubgesch windigkeit der Endlosfiber durch das Quarzglasrohr ausgetauscht wird. So können ggf. auf einer einzigen Endlosfiber sehr viele verschiedene Spezifitäten erzeugt werden.An oligonucleotide of the sequence T (20) -AGT CTA ATC TCA TCT AGA is introduced into a crosslink solution containing 1 M NaCl, 0.2 M MgCl 2 and 0.3 M Tris, pH8, in a concentration of 10 nM. In a Vorrich device, a PS continuous fiber of 80 microns in diameter, which was extruded in the usual way, is passed through from a supply roll through a quartz glass tube with an inner diameter of 1 mm and a length of 1 m, the ends of which are open and bent upwards are, with at one end of the tube an additional outlet connection and an additional outlet connection are attached to the end. The inlet connection is connected to a peristaltic pump which is connected to a storage container in which the clonucleotide solution is stored. At the exit end of the quartz glass tube, the continuous fiber is wound onto a collecting roller, which is driven by a mototr step switch. The oligonucleotide solution is introduced into the quartz glass tube and the quartz glass tube is irradiated with a UV lamp attached above it with a main emission at 254 nm. The speed of the collecting spool is set so that a dwell time of each area of the continuous fiber in the oligonucleotide solution in the quartz glass tube of approx. 5 min. is set up. At the same time, the volume flow of the oligonucleotide solution through the quartz glass tube is adjusted so that within about 5 minutes. a complete exchange of the oligonucleotide solution takes place in the quartz glass tube. Different continuous fibers are coated in different quartz glass tubes or reactors with different oligonucleotides. Alternatively, different sections of a single continuous fiber, for example each 10 m long, can be coated with different oligonucleotides by exchanging the oligonucleotide solution in the quartz tube in accordance with the desired portion length and taking into account the feed rate of the continuous fiber through the quartz glass tube. This means that many different specificities can be generated on a single continuous fiber.
Eine Endlosfiber aus Glas wird zunächst durch eine Silanisierungslösung geführt, und dabei aminosilanis iert. Ansonsten wird wie in Beispiel 1 verfahren mit dem Unterschied, daß die Lösung in dem Reaktor einen aminospezifischen chemischen Crosslinker, beispiel sweise EDC, enthält und die Oligonukleotide aminomodi fiziert sind. Eine Bestrahlung ist nicht notwendig. An endless fiber made of glass is first replaced by a Silanization solution performed, and aminosilanis ated. Otherwise the procedure is as in Example 1 with the difference that the solution in the reactor one amino-specific chemical crosslinkers, for example EDC, contains and the oligonucleotides amino modes are infected. Irradiation is not necessary.
Eine Endlosfiber mit 200 µm Durchmesser und 1000 m Länge, die an 1000 äquidistanten verschiedenen Längenabschnitten (von 1 m Länge) mit unterschiedli chen Oligonukleotiden beschichtet ist, wird gegen läufig über zwei einander gegenüberliegenden Reihen mit je 100 Führungshaken gewunden, so daß die Über gangsstellen zwischen den verschiedenen Längenab schnitten bei den Führungshaken zu liegen kommen. Die Fiber ist dann letztendlich mäanderförmig verlegt, wobei die verschiedenen Längenabschnitte zueinander parallel angeordnet sind. Die verschiedenen Längenab schnitte werden dann ggf. in Richtung der Mäanderebene zum Anliegen aneinander gebracht und die so entste hende dichte Lage an Längenabschnitten wird dann mit einer Abdeckfolie belegt. Es entsteht eine Lage von 20 mm Breite und 1 m Länge. Dies wird mit weiteren Längenabschnitten der Endlosfiber oder einer anderen Endlosfiber 99 mal wiederholt, wobei die entstehenden Lagen unter jeweiliger Zwischenschaltung einer Abdeck folie aufeinander gestapelt werden. Es entsteht ein 100 × 100 Raster, in einer Ebene orthogonal zur Läng serstreckung der Längenabschnitte betrachtet. Die Deckfolien werden in Längsrichtung herausgezogen, ohne Verschiebung von Längenabschnitte und ein ver dichtender Druck wird aufgebracht. Es entsteht ein im wesentlichen quadratisches 100 × 100 Raster in dichter Packung. Sodann wird zur mechanischen Stabilisierung der Positionen der Längenabschnitte zueinander eine Stützhülse, beispielsweise als Band, um das Raster angebracht und die Bereiche bei den Führungshaken durch zwei Schnitte in Ebenen orthogonal zu der Läng serstreckung der Längenabschnitte entfernt. Durch ort sselektive selektive Lichteinkoppelung an einem so entstandenen Längenabschnitte und Messung des erhal tenen Signals an dem anderen so erhaltenen Ende er folgt eine Bestimmung von Position eines Längenab schnittes und hierzu zugeordnetem Oligonukleotid. Schließlich werden in Richtung orthogonal zur Läng serstreckung Blöcke einer Höhe von 1 mm abgeschnitten, wobei nicht ganz 1000 Biochips gleichen Aufbaus erhal ten werden.An endless fiber with a diameter of 200 µm and 1000 m Length that at 1000 equidistant different Length sections (of 1 m length) with different Chen oligonucleotides is coated, is against common over two opposite rows wound with 100 guide hooks each so that the over starting points between the different lengths cut at the guide hooks come to rest. The Fiber is ultimately laid in a meandering shape, where the different lengths are relative to each other are arranged in parallel. The different lengths If necessary, cuts are then made in the direction of the meandering plane brought to rest against each other and the dense position at length sections is then with a covering film. A layer of 20 is created mm wide and 1 m long. This will work with others Longitudinal sections of the continuous fiber or another Endless fiber repeated 99 times, the resulting Layers with the respective interposition of a cover foil to be stacked on top of each other. It arises 100 × 100 grid, in a plane orthogonal to the length Extension of the length sections considered. The Cover foils are pulled out lengthways without Shift of lengths and a ver sealing pressure is applied. An im arises essential square 100 × 100 grid in dense Pack. Then it becomes mechanical stabilization the positions of the longitudinal sections relative to one another Support sleeve, for example as a band, around the grid attached and the areas at the guide hook by two cuts in planes orthogonal to the length Extension of the length sections removed. By location selective selective coupling of light to a sun resulting lengths and measurement of the received signal at the other end thus obtained a determination of the position of a length follows cut and associated oligonucleotide. Finally, be orthogonal to the longitudinal direction cut length blocks of 1 mm in height, with not quite 1000 biochips of the same structure be.
Endlosfibern, wie in Beispiel 3 eingesetzt, werden entsprechend einem Schußfaden zwischen Kettfäden mäanderförmig eingewebt. Als Kettfäden dienen nicht mit Nukleinsäuren beschichtete Fibern. Es entsteht gleichsam ein flächiges Textil mit zueinander parallel angeordneten Längenabschnitten. Eine Mehrzahl solcher flächigen Textile werden aufeinander gestapelt und gehalten, wobei dann die Kettfäden herausgezogen wer den. Dabei oder danach wird eine Verdichtung durchge führt und es entsteht ein raster gemäß dem Beispiel. 3. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung können auch mit Nukleinsäuren versehene Fibern als Kettfäden eingesetzt sein (dann wird es sich um Fibern von un terschiedlichen Endlosfibern mit jeweils nur einem Oligonukleotid bzw. Oligonukleotidgruppe handeln) und die Schußfäden durch nicht mit Oligonukleotiden beschichtete Fiber gebildet sein.Endless fibers as used in Example 3 are used corresponding to a weft thread between warp threads woven in a meandering shape. Do not serve as warp threads fibers coated with nucleic acids. It arises as it were a flat textile with parallel to each other arranged lengths. Most of them flat textiles are stacked on top of each other and held, then pulling out the warp threads the. A compression is carried out during or after this leads and there is a grid according to the example. Third In this embodiment of the invention, too fibers provided with nucleic acids as warp threads used (then it will be fibers from un different continuous fibers with only one each Act oligonucleotide or oligonucleotide group) and the wefts through not using oligonucleotides coated fiber.
Eine Endlosfiber entsprechend Beispiel 3 wird durch eine Mehrzahl von thermoplastischen Lochplatten hin- und hergefädeltgefädelt, wobei die Übergangsstellen der verschiedenen Längenabschnitte bei den Umkehrpunk ten der ersten und der letzten Lochplatte zu liegen kommen. Zwischen der ersten und der letzten Lochplatte engeordnete Lochplatten sind in Richtung der Längser streckung der Längenabschnitte gegeneinander beispiel sweise mittels Abstandhaltern fixiert, wobei jeweils Paare von Lochplatten gebildet werden (zwischen den Paaren von Lochplatten können ebenfalls (kürzere) Ab standshalter angeordnet sein, die Lochplatten benach barter Paare können aber auch unmittelbar aneinander anstoßen). Durch Wärmeeinwirkung und/oder mechanische Druckkräfte auf die Lochplatten in Richtungen der Hauptebene der Lochplatten werden die Längenabschnitte in jeder Lochplatte gleichsam eingeschrupft so darin fixiert. Sodann werden Schnitte zwischen den Lochplat ten benachbarter Paare angebracht. Die Außenflächen der Lochplatten der so erhaltenen Konstrukte werden poliert, so dann die Enden der Fiberelemente coplanar mit den Außenflächen der Lochplatten sind. Die Loch platten können aus einem lichtundurchlässigen Werkstoff bestehen. Das erhaltene Konstrukt kann mit einer lichtundurchlässigen Hülse ausgestattet werden. An endless fiber according to Example 3 is through a plurality of thermoplastic perforated plates and threaded here, with the transition points of the different lengths at the reversal point ten of the first and last perforated plate come. Between the first and the last perforated plate arranged perforated plates are in the direction of the longitudinal Extension of the length sections against each other, for example sometimes fixed with spacers, whereby each Pairs of perforated plates are formed (between the Pairs of perforated plates can also (shorter) Ab stand holder be arranged, the perforated plates adj Bearded couples can also be in direct contact nudge). By exposure to heat and / or mechanical Pressure forces on the perforated plates in the directions of the The main sections of the perforated plates are the length sections in every perforated plate, so to speak, in it fixed. Then cuts are made between the perforated plate adjacent pairs attached. The outside surfaces the perforated plates of the constructs thus obtained polished, then the ends of the fiber elements coplanar with the outer surfaces of the perforated plates. The hole panels can be made from an opaque Material. The construct obtained can with be equipped with an opaque sleeve.
Die Lochplatten können Zu- und/oder Ablauföffnungen für Fluide, beispielsweise Analysate, aufweisen.The perforated plates can have inlet and / or outlet openings for fluids, for example analytes.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil wird mit einem Analysat enthalten ein Gemisch aus fluoreszenzmarkierten Oli gonukleotiden unter Hybridisierungsbedingungen kontak tiert. Einige der Oligonukleotide des Analysats weisen dabei Komplementarität zu einigen an dem Bauteil immo bilisierten Oligonukleotiden auf. Das Analysat verteilt sich aufgrund von Kapillarkräften selbsttätig innerhalb des Bauteils, wobei Oligonukleotide des Ana lysats, welche komplementär zu immobilisierten Oli gonukleotiden sind im Wege der Hybridisierung an dem Bauteil bzw. den respektiven Fiberelementen gebunden werden. Es folgt eine Waschverfahrenstufe mit Wasch puffer, wobei nicht hybridisierte Oligonukleotide des Analysats ausgewaschen werden. Dann wird eine Stirn seite des Bauteils mit einer zur Anregung des Fluo reszenzfarbstoffes geeigneten Wellenlänge bstrahlt. An der gegenüberliegenden Seite wird eine Detektion von Signalen bei der Emissionswellenlänge des Fluoreszen zfarbstoffes durchgeführt, und zwar mit Ortsauflösung in Richtungen der Ebene der Stirnfläche mittels eines CCD Elements. Auch der Einsatz eines Scanners und/oder eines Photomultipliers ist möglich. Eine Auswertung erfolgt unter Berücksichtigung der Positionen der Fiberelemente und der jeweils daraus emittierten Signale. A component according to the invention is provided with an analyte contain a mixture of fluorescent labeled oli Contact gonucleotides under hybridization conditions advantage. Some of the oligonucleotides in the analyte show thereby complementarity to some on the component immo bilized oligonucleotides. The analyte distributes itself automatically due to capillary forces within the component, wherein oligonucleotides of Ana lysates, which are complementary to immobilized oli gonucleotides are hybridized to the Component or the respective fiber elements bound become. A washing process step with washing follows buffer, with non-hybridized oligonucleotides of Analyzes are washed out. Then a forehead side of the component with one to excite the fluo suitable fluorescent dye emits wavelength. On the opposite side is a detection of Signals at the emission wavelength of the fluorescence z dye carried out, with spatial resolution in the direction of the plane of the end face by means of a CCD elements. The use of a scanner and / or a photomultiplier is possible. An evaluation takes into account the positions of the Fiber elements and the one emitted from them Signals.
Unterschiedliche Endlosfibern werden aus einem Po lymergranulat extrudiert, wobei unterschiedliche Quantum-Dots (mit unterschiedlichen Wellenlängen charakteristika) in verschiedenen Vorlagen an Granu latmasse eingemischt sind. Auf diese Weise erfolgt eine eindeutige Codierung der jeweilig hergestellten Endlosfibern. Die Endlosfibern werden, wie vorstehend beschrieben jeweils mit unterschiedlichen Proben molekülspezies bzw. Probenmolekülspeziesgruppen beschichtet, wobei eine Zuordnung zwischen Codierung und Probenmolekülspezies-/-gruppen erfolgt. Sodann wird auf ebenfalls vorstehend beschriebene Weise aus mehreren unterschiedlichen Endlosfibern ein Bauteil zusammengesetzt. Herstellerseitig oder vor dem Einsatz des Bauteils beim Anwender wird mittels Spektralana lyse der einzelnen Fiberelemente eine räumliche Zuord nung der örtlichen Position der jeweiligen Fiberelemente mit ihrer jeweiligen Codierung getrof fen. Mit der bekannten Zuordnung der Codierungen und den Probenmolekülspezies-/-gruppen erfolgt so letzten delich deren Zuordnung zu räumlichen Positionen. Im Ergebnis braucht im Herstellungsprozeß nicht auf ex akte Positionierung der Fiberelemente geachtet zu werden.Different endless fibers become from one bottom extruded lymer granules, different Quantum dots (with different wavelengths characteristics) in different templates on Granu lat mass are mixed. This is done a unique coding of the respective manufactured Endless fibers. The continuous fibers are as above described with different samples molecular species or sample molecule species groups coated, with an association between coding and sample molecule species / groups. thereupon is made in the manner also described above several different continuous fibers one component composed. By the manufacturer or before use of the component at the user is made using spectralana lysis of the individual fiber elements a spatial assignment the local position of each Fiber elements hit with their respective coding fen. With the known assignment of the codes and the sample molecule species / groups are last delich their assignment to spatial positions. in the Result does not need ex in the manufacturing process Attention to the positioning of the fiber elements become.
Ein Fiberelement wird mit Probenmolekülen belegt, welche bei Kontakt mit dem spezifizierten Target molekül eine kooperative Wechselwirkung, beispiel sweise Stacking, eingehen. Die Kooperationspartner sind dabei mit jeweils einem Donor und einem Akzeptor für FRET ausgestattet. Bei Bindung des Targetmoleküls tritt eine räumliche Nähe des Donor-/Akzeptor-Paares ein, die bei optischer Kontaktierung mit der Anregung swellenlänge zu FRET führt. Dieser Aufbau macht eine Markierung der Targetmoleküle, beispielsweise mit Farbstoffen, sowie eine Waschstufe überflüssig.A fiber element is covered with sample molecules, which upon contact with the specified target molecule a cooperative interaction, for example stacking. The cooperation partners are each with a donor and an acceptor equipped for FRET. When the target molecule binds there is a spatial proximity of the donor / acceptor pair one that with optical contact with the excitation wavelength leads to FRET. This structure makes one Labeling of the target molecules, for example with Dyes, as well as a washing stage unnecessary.
Claims (21)
daß die Probenmoleküle an Mantelflächen der Fiberele mente immobilisiert sind, und
daß die Fiberelemente mittels eines Tragelements in radialer Richtung, bezogen auf die Fiberelemente, gegeneinander beabstandet fixiert oder mit Linienkon takt zueinander gebündelt sind.1. Component with a plurality of fiber elements and with samples of molecule-selected sample molecule species or selected sample molecule species groups immobilized on the fiber elements, each fiber element being assigned a specific sample molecule species or sample molecule species group, characterized in that
that the sample molecules are immobilized on the outer surfaces of the fiber elements, and
that the fiber elements are fixed by means of a support element in the radial direction, based on the fiber elements, spaced apart from one another or bundled together with Linienkon clock.
- a) es wird zumindest eine Endlosfiber hergestellt,
- b) die Endlosfiber wird durch ein Fluid enthaltend eine selektierte Probenmolekülspezies oder eine selek tierte Probenmolekülspeziesgruppe geleitet,
- c) die Probenmoleküle der Probenmolekülspezies oder der Probenmolekülspeziesgruppe werden an der Endlosfi ber immobilisiert,
- d) der Endlosfiber wird die in Stufe c) an der Fiber immobilisierte Probenmolekülspezies oder Proben molekülspeziesgruppe zugeordnet,
- e) von verschiedenen Endlosfibern oder von ver schiedenen Abschnitten einer Endlosfiber wird jeweils ein Fiberelement abgeschnitten und die Fiberelemente verschiedener Endlosfibern oder Abschnitte werden ge bündelt und fixiert.
- a) at least one continuous fiber is produced,
- b) the continuous fiber is passed through a fluid containing a selected sample molecule species or a selected sample molecule species group,
- c) the sample molecules of the sample molecule species or of the sample molecule species group are immobilized on the endless fiber,
- d) the continuous fiber is assigned to the sample molecule species or sample molecule species group immobilized on the fiber in step c),
- e) one fiber element is cut off from different continuous fibers or from different sections of an endless fiber and the fiber elements of different continuous fibers or sections are bundled and fixed.
- a) dem Bauteil wird eine Lösung mit prospektiven Tar getmolekülen zugeführt unter Bedingungen, bei welchen Targetmoleküle an Probenmoleküle binden,
- b) gleichzeitig mit Stufe a) oder hieran anschließend wird der Bauteil mit einer eine Nachweiswellenlänge anregende Primärstrahlung bestrahlt,
- c) gleichzeitig mit Stufe b) oder hieran anschließend erfolgt eine Auslesung der Signale des Detektors und Aufbereitung sowie Abspeicherung der Signale.
- a) a solution with prospective target molecules is added to the component under conditions in which target molecules bind to sample molecules,
- b) simultaneously with stage a) or thereafter, the component is irradiated with primary radiation which excites a detection wavelength,
- c) at the same time as stage b) or thereafter, the signals from the detector are read out and the signals are processed and stored.
- a) die Lösung wird dem Bauteil zugeführt, wobei die abzutrennenden Targetmoleküle an Probenmoleküle gebun den und so immobilisiert werden,
- b) danach wird die von abzutrennenden Targetmolekülen befreite Lösung von dem Bauteil abgeführt und ggf. einer weiteren Prozessierung zugeführt.
- a) the solution is fed to the component, the target molecules to be separated being bound to sample molecules and thus being immobilized,
- b) then the solution freed from target molecules to be separated is removed from the component and, if necessary, fed to a further processing.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VARIOM BIOTECHNOLOGY AG, 10178 BERLIN, DE |
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| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |