DE102004021904B4 - Method and device for generating an analysis arrangement with discrete, separate measurement ranges for biological, biochemical or chemical analysis - Google Patents

Method and device for generating an analysis arrangement with discrete, separate measurement ranges for biological, biochemical or chemical analysis Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Erzeugung einer Analyseanordnung (3) mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16), welche zum Nachweis mindestens eines Analyten in einem biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahren in mit den Messbereichen (16) in Kontakt zu bringenden Proben ausgestaltet ist, umfassend die Schritte a) Bereitstellen mindestens eines Trägers (4), b) Bereitstellen eines Vorrats einer Reagenzlösung, und c) berührungslose Übertragung mindestens einer bestimmten Menge der Reagenzlösung auf den Träger zur Erzeugung mindestens eines der Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16) oder auf einen vorher ausgewiesenen Bereich des Trägers (4) für den mindestens einen diskreten, separaten Messbereich (16) oder auf einen zuvor auf dem Träger (4) erzeugten diskreten Messbereich (16) durch Bestrahlen des Vorrats der Reagenzlösung mit einem elektromagnetischen Energiestrahl.A method for generating an analysis arrangement (3) with a plurality of discrete, separate measurement areas (16), which is designed for the detection of at least one analyte in a biological, biochemical or chemical detection method in samples to be brought into contact with the measurement areas (16) the steps a) providing at least one carrier (4), b) providing a supply of a reagent solution, and c) contactlessly transferring at least a certain amount of the reagent solution to the carrier to produce at least one of the plurality of discrete, separate measuring areas (16) or a previously identified area of the carrier (4) for the at least one discrete, separate measuring area (16) or onto a discrete measuring area (16) previously generated on the carrier (4) by irradiating the supply of the reagent solution with an electromagnetic energy beam.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten und separaten Messbereichen, welche geeignet und ausgestaltet sind, um einen Nachweis einer oder mehrerer Verbindungen als Analyten in einer oder mehreren Proben, nach deren Aufbringung in besagten Messbereichen oder Kontaktierung mit in besagten Messbereichen zuvor immobilisierten biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen, in einem biologischen, biochemischen oder chemischen (sowie gegebenenfalls auch physikalischen) Nachweisverfahren zu ermöglichen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein derartiges in Form eines ”Spotting”-Verfahrens ausgestaltetes Verfahren, bei dem mit Hilfe einer ”Spotting”-Technologie die zu analysierenden Proben auf die einzelnen Messbereiche der Analyseanordnung oder zur Erzeugung der einzelnen Messbereiche auf die Analysenanordnung aufgebracht werden, sowie eine entsprechende Vorrichtung, welche auch als ”Spotter” bezeichnet werden kann.The present invention relates to a method and an apparatus for generating an analysis arrangement with a plurality of discrete and separate measurement ranges, which are suitable and designed to detect one or more compounds as analytes in one or more samples, after their application in said measuring ranges or Contacting with biological, biochemical or synthetic recognition elements previously immobilized in said measuring ranges, in a biological, biochemical or chemical (and optionally also physical) detection method. In particular, the present invention relates to such a method in the form of a "spotting" method, in which the samples to be analyzed are applied to the individual measuring ranges of the analytical device or to generate the individual measuring ranges on the analytical device with the aid of "spotting" technology. and a corresponding device, which may also be referred to as a "spotter".

Im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen diskrete, separate Messbereiche durch zwei- oder dreidimensionale Regionen auf einem Träger definiert werden, die dort immobilisierte Bindungspartner, zum Nachweis eines oder mehrerer Analyten in einer oder mehreren Proben in einem Bindungs- oder Affinitätsassay, einnehmen. Die diskreten, separaten Messbereiche können, aber müssen nicht vor der Aufbringung der Bindungspartner auf besagtem Träger ausgewiesen sein, beispielsweise in Form einer Unterteilung des Trägers in der Geometrie der Messbereiche entsprechende diskrete, separate Bereiche. Bevorzugt werden die diskreten, separaten Messbereiche mit dem Schritt der Aufbringung der zu immobilisierenden Bindungspartner auf dem Träger erzeugt.For the purposes of the present invention, discrete, separate measuring ranges are to be defined by two- or three-dimensional regions on a carrier which assume immobilized binding partners there, for the detection of one or more analytes in one or more samples in a binding or affinity assay. The discrete, separate measurement areas may, but need not, be identified prior to the attachment of the binding partners on said substrate, for example in the form of a subdivision of the substrate in the geometry of the measurement areas corresponding discrete, separate areas. Preferably, the discrete, separate measurement areas are generated with the step of applying the binding partner to be immobilized on the carrier.

Zueinander komplementäre Bindungspartner sind dadurch charakterisiert, dass zwischen ihnen eine gewisse Affinität besteht. Bindungen zwischen komplementären Bindungspartnern (wie beispielsweise Analyten und ihren biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen) können reversibel oder irreversibel sein.Mutually complementary binding partners are characterized by a certain affinity between them. Bonds between complementary binding partners (such as analytes and their biological, biochemical or synthetic recognition elements) can be reversible or irreversible.

Unterschiedliche derartige Messbereiche können beispielsweise biologische, biochemische oder synthetische Erkennungselemente einer einzigen Art oder Form oder mehrerer unterschiedlicher Arten oder Formen als immobilisierte Bindungspartner enthalten, mit denen dann in einem nachfolgenden Schritt des Nachweisverfahrens eine oder mehrere auf die entsprechenden Analyten (welche spezifisch von den entsprechenden Erkennungselementen erkannt und gebunden werden) zu untersuchende Proben in Kontakt gebracht werden. Ein- oder zweidimensionale Anordnungen einer Vielzahl solcher Arrays von Messbereichen dieser ersten Form werden auch als ”Capture”-Arrays bezeichnet. Die in den Messbereichen immobilisierten biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselemente liegen dabei vorzugsweise in einer angereicherten, aufgereinigten Form, d. h. in einer im Vergleich zu ihrem ursprünglichen Vorkommen in ihrem Erzeugungsmedium erhöhten Konzentration, vor.Different such measuring ranges may include, for example, biological, biochemical or synthetic recognition elements of a single species or form or several different species or forms as immobilized binding partners, with which then in a subsequent step of the detection method one or more of the corresponding analytes (which are specific to the corresponding recognition elements recognized and bound) samples to be examined are brought into contact. One or two-dimensional arrangements of a plurality of such arrays of measurement areas of this first form are also referred to as "capture" arrays. The biological, biochemical or synthetic recognition elements immobilized in the measurement regions are preferably in an enriched, purified form, ie. H. in a higher concentration compared to their original occurrence in their production medium.

Die diskreten, separaten Messbereiche können auch durch Aufbringung der auf ihre Inhaltsstoffe zu untersuchenden Proben selbst, ohne oder nach Durchführung eines oder mehrerer Aufreinigungsschritte wie beispielsweise Fraktionierung des zugrunde liegenden Probenmaterials, erzeugt sein. In diesem Falle sind in den aufgebrachten Proben enthaltene Analyten als immobilisierte Bindungspartner anzusehen. Das Probenmaterial kann beispielsweise ganze oder aufgeschlossene Zellen, Zellbestandteile, Gewebeausschnitte, andere biologische Materialien oder chemische Materialien umfassen. Im Falle von Lysaten als aufgebrachte Proben werden ein- oder zweidimensionale Anordnungen derartiger Messbereiche dieser zweiten Form als ”Lysat”-Arrays bezeichnet, deren enthaltene Analyten dann typischerweise nach Kontaktierung mit dafür spezifischen biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen in einem Schritt eines Assays mit so genannter ”invertierter Assay-Architektur” bestimmt werden.The discrete, separate measurement ranges may also be generated by applying the samples to be assayed for their ingredients themselves, without or after performing one or more purification steps such as fractionation of the underlying sample material. In this case, analytes contained in the applied samples should be regarded as immobilized binding partners. The sample material may comprise, for example, whole or disrupted cells, cell components, tissue sections, other biological materials or chemical materials. In the case of lysates as deposited samples, one- or two-dimensional arrays of such measurement regions of this second form are referred to as "lysate" arrays, the analytes of which then typically contain, after contacting with specific biological, biochemical or synthetic recognition elements in a step of an assay with so-called "Inverted assay architecture" can be determined.

Zur Erzeugung von Arrays der ersten und der zweiten Form sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen bekannt.For generating arrays of the first and second forms, a variety of methods and devices are known.

Zu den bekannten Aufbringungsverfahren zählen das so genannte „Ink Jet Spotting”, bei dem ein piezoelektrischer Effekt ähnlich wie bei der Funktionsweise eines Tintenstrahldruckers ausgenutzt wird, um die Proben auf einen Träger zur Erzeugung der gewünschten Messbereiche aufzubringen.Known application methods include so-called "ink jet spotting," in which a piezoelectric effect similar to that used in the operation of an ink jet printer is used to apply the samples to a support to produce the desired measurement ranges.

Darüber hinaus sind mechanische „Spotting”-Verfahren (beispielsweise mittels Feder, Stift oder Kapillare) bekannt, bei denen ein mechanischer Kontakt zwischen einem Flüssigkeitsvorratsgerät (z. B. Stiften oder Kapillaren), welches die auf dem Träger abzuscheidenden Flüssigkeiten mit darin enthaltenen, auf dem Träger zu immobilisierenden Verbindungen beinhaltet, und der Oberfläche des Trägers erfolgt. Derartige mechanische „Spotting”-Verfahren sind mit mehreren prinzipiellen Nachteilen behaftet. Im Falle von festen Trägern mit druck- oder kratzempfindlichen Oberflächen, bei denen eine geringe Oberflächenrauhigkeit und Freiheit der Oberfläche von mechanischen Beschädigungen von entscheidender Bedeutung für die Qualität und Durchführbarkeit eines damit durchzuführenden Nachweisverfahrens ist (wie z. B. bei optischen Wellenleitern, Glas- oder Kunststoffplättchen oder Membranen als Trägern), besteht eine hohe Gefahr der Qualitätsminderung. Des Weiteren besteht die Gefahr einer kontinuierlichen Veränderung der mit der Trägeroberfläche in Kontakt gebrachten Anordnungen (z. B. Kapillarspitzen oder Stiftspitzen), ähnlich einem Abnutzungsprozess, was zu einer entsprechenden kontinuierlichen Änderung der Geometrie der Messbereiche („Spots”) und der darin aufgebrachten Flüssigkeitsmengen führen kann. Diesem Trend kann versuchsweise durch kontinuierliche Anpassung der Aufbringungsbedingungen auf die Oberfläche des Trägers begegnet werden (z. B. durch Anpassung der Andruckkraft), was aber einen erheblichen zusätzlichen Aufwand bedeutet.In addition, mechanical "spotting" methods (for example by means of a spring, pin or capillary) are known in which a mechanical contact between a liquid storage device (eg pins or capillaries) containing the liquids to be deposited on the carrier with it the carrier to be immobilized compounds, and the surface of the carrier takes place. Such mechanical "spotting" methods are associated with several principal disadvantages. In the case of solid substrates with pressure- or scratch-sensitive surfaces where low surface roughness and surface freedom from mechanical damage are of crucial importance to the quality and feasibility of a surface to be carried out Detection method is (as for example in optical waveguides, glass or plastic plates or membranes as carriers), there is a high risk of quality degradation. Furthermore, there is a risk of a continuous change in the arrangements brought into contact with the support surface (eg capillary tips or pen tips), similar to a wear process, resulting in a corresponding continuous change in the geometry of the "spots" and the amounts of liquid applied therein can lead. This trend can tentatively be counteracted by continually adjusting the application conditions to the wearer's surface (eg, by adjusting the pressure force), but this involves considerable additional effort.

Diese Risiken in Folge eines mechanischen Kontakts können zumindest teilweise vermieden werden, wenn die Abgabe eines Flüssigkeitsvolumens aus einer Kapillare durch Brechen des Meniskus einer darin enthaltenen Flüssigkeit beim Kontakt zwischen der Kapillare und der Trägeroberfläche erfolgt. Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Mikroanordnung von Analyt-spezifischen Testbereichen auf einem festen Träger ist beispielsweise in der EP 0 804 731 B1 beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, die Kapillare mit der darin enthaltenen Flüssigkeit an einer definierten Stelle auf dem festen Träger mit einer derartigen Kraft aufzudrücken, dass der Meniskus im Kapillarkanal gebrochen und ein ausgewähltes Volumen der im Kapillarkanal befindlichen Flüssigkeit (z. B. einer Reagenzlösung) auf den festen Träger aufgetragen wird. Diese Vorgehensweise erfordert jedoch nachteilig eine äußerst genaue Einstellung des Abstands zwischen dem festen Träger und der Kapillare.These risks due to mechanical contact can be at least partially avoided if the delivery of a volume of liquid from a capillary occurs by breaking the meniscus of a liquid contained therein upon contact between the capillary and the support surface. A corresponding method for producing a microarray of analyte-specific test areas on a solid support is described, for example, in US Pat EP 0 804 731 B1 described. According to this document, it is proposed to press the capillary with the liquid contained therein at a defined location on the solid support with such a force that the meniscus in the capillary channel is broken and a selected volume of the liquid present in the capillary channel (eg a reagent solution). is applied to the solid support. However, this approach disadvantageously requires a very accurate adjustment of the distance between the solid support and the capillary.

Dem zuvor beschriebenen Verfahren gegenüber von Vorteil sind tröpfchenweise Aufbringungsverfahren, bei denen Tröpfchen der aufzubringenden Flüssigkeit einen gewissen freien Weg durch die Luft zurücklegen und kein Kontakt zwischen der Trägeroberfläche und dem die Flüssigkeit vor dem Depositionsschritt enthaltenden Behälter (oder dessen Enden) erforderlich ist. Ein Beispiel hierfür ist in US-Patent Nr. 5,763,170 beschrieben, wobei zur Ausbildung eines Arrays von unterschiedlichen biologischen Molekülen auf einer Trägeroberfläche vorgeschlagen wird, in einer Gasumgebung einzelne Tröpfchen einer eine Vielzahl von unterschiedlichen biologischen Molekülen beinhaltenden Flüssigkeit auszubilden, wobei jedes Flüssigkeitströpfchen im Durchschnitt mindestens ein biologisches Molekül aufweist, und wobei die Flüssigkeitströpfchen zur Erzeugung der gewünschten Messbereiche in Form eines Arrays auf einem festen Träger unter sterilen Bedingungen aufgebracht werden.Advantageous to the method described above are droplet deposition methods in which droplets of the liquid to be applied travels some free passage through the air and no contact between the support surface and the container (or ends) containing the liquid prior to the deposition step is required. An example of this is in U.S. Patent No. 5,763,170 It is proposed to form an array of different biological molecules on a support surface in a gas environment to form individual droplets of a liquid containing a plurality of different biological molecules, each liquid droplet having on average at least one biological molecule, and wherein the liquid droplets for generating the desired measurement ranges are applied in the form of an array on a solid support under sterile conditions.

Ein entscheidendes Problem aller zuvor beschriebenen Aufbringungsverfahren ist, dass diese zwar geeignet sind, diskrete Messbereiche relativ geringen Durchmessers (beispielsweise von weniger als 100 μm, minimal gegenwärtig ca. 80 μm) unter Aufbringung einzelner, relativ kleiner Flüssigkeitsmengen (beispielsweise in der Größenordnung von Pikolitern bis Nanolitern Volumen pro Messbereich) zu erzeugen, wobei jedoch alle hierzu benutzten Vorrichtungen relativ komplexe Anordnungen von Führungsleitungen für die aufzubringenden Flüssigkeiten erfordern und die erforderlichen Vorratsvolumina der jeweils aufzubringenden Flüssigkeiten relativ groß sind (typischerweise in der Größenordnung von Mikrolitern bis Millilitern). Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren können zusätzlich nachteilig eine Vielzahl von Verlusten an in den zu übertragenden Flüssigkeitsmengen enthaltenen, einem analytischen Nachweis zu unterziehenden Stoffen sowie systembedingte Verfälschungen der nachfolgenden Analysenresultate auftreten: In den Vorratsgefäßen und Führungsleitungen kann es zum Substanzverlust durch Adsorption an deren Oberflächen kommen. Sofern unterschiedliche, in einer Probe enthaltene Stoffe in einem unterschiedlichen Maße adsorbiert werden, kann es auch, neben einer Verfälschung der zu bestimmenden enthaltenen absoluten Mengen zu einer Verfälschung der Konzentrationsverhältnisse unterschiedlicher Stoffe kommen. Im Falle der Entnahme der zu übertragenden Proben oder Reagenzienmengen aus kleinen Vorratsgefäßen kann es zu Trocknungsverlusten an Lösungsflüssigkeit mit dem nachteiligen Ergebnis einer falschen Bestimmung überhöhter Konzentrationen kommen. Zusätzlich ist typischerweise, im Falle von Zellen als zu übertragendem Probenmaterial, eine Lyse dieser Zellen erforderlich, was ebenfalls mit einem potenziellen Verlust an Zellmaterial verbunden ist. Diese Nachteile der herkömmlichen Anordnungen und Verfahren führen dazu, dass typischer Weise die Übertragungseffizienz auf einen Träger zur Erzeugung eines Arrays mit diskreten, separaten Messbereichen weniger als 1% beträgt.A crucial problem of all previously described deposition methods is that while they are suitable, discrete measurement ranges of relatively small diameter (eg, less than 100 microns, minimally currently about 80 microns) with application of individual, relatively small amounts of liquid (for example, in the order of picolitres to Nanoliters volume per measuring range), but all the devices used for this purpose require relatively complex arrangements of guide lines for the liquids to be applied and the required storage volumes of the respective liquids to be applied are relatively large (typically of the order of microliters to milliliters). In the case of the devices and methods known from the prior art, a large number of losses of substances contained in the liquid quantities to be transferred, substances to be subjected to analytical detection as well as system-related distortions of the following analysis results can additionally disadvantageously occur. In the storage vessels and guide lines, substance loss can occur Adsorption come on their surfaces. If different substances contained in a sample are adsorbed to a different degree, it can also lead to a falsification of the concentration ratios of different substances in addition to a falsification of the absolute amounts to be determined. In the case of removal of the samples to be transferred or amounts of reagent from small storage vessels, there may be drying losses of solvent liquid with the disadvantageous result of an incorrect determination of excessive concentrations. In addition, in the case of cells as the sample material to be transferred, typically, lysis of these cells is required, which is also associated with a potential loss of cell material. These disadvantages of the conventional arrangements and methods result in typically that the transfer efficiency to a carrier to produce an array with discrete, separate measurement ranges is less than 1%.

Darüber hinaus sind die herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren mit einer Reihe weiterer systembedingter Beschränkungen und Nachteile behaftet: Ein Transfer von nicht gelöstem oder festem Material aus einem Probenmaterial ist typischerweise nicht möglich, sondern es können nur Flüssigkeiten bzw. darin gelöste Stoffe transferiert werden. Außerdem sind für den Transfer aus dem Vorrat (an Reagenzlösung oder Probenmaterial) relativ große Vorratsmengen (ausgedrückt in Volumina in der Größenordnung von Mikrolitern bis Millilitern) notwendig, so dass keine Informationen über die unterschiedlichen Inhaltsstoffe und deren (Konzentrations-)Verhältnis beispielsweise in einzelnen Zellen gewonnen werden können. Mit den herkömmlichen Aufbringungsverfahren erzeugte Arrays von diskreten, separaten Messbereichen können daher typischerweise nur eine über eine relativ große Ursprungsmenge, beispielsweise über eine Vielzahl von Zellen, gemittelte Information enthalten und keine Information über die Zusammensetzung individueller Zellen oder aus wenigen Zellen bestehender Bereiche eines Zellverbands (z. B. Gewebes) liefern. Damit kann die hohe Nachweisempfindlichkeit neuartiger Analyseanordnungen, wie sie beispielsweise durch Mikro-Arrays, insbesondere auf planaren Dünnschichtwellenleitern als Trägern, gegeben ist, in keiner adäquaten Weise ausgenutzt werden, sondern es geht ein Großteil der ortsaufgelösten, ursprungsbezogenen Information des zu untersuchenden Materials, welche mit Hilfe der genannten Analyseanordnungen prinzipiell gewonnen bzw. weiterverarbeitet werden könnte, verloren aufgrund der inadäquat großen notwendigen Ausgangsmengen für die genannten herkömmlichen ”Spotting”-Verfahren und ”Spotting”-Anordnungen.In addition, the conventional devices and methods suffer from a number of other system-related limitations and disadvantages: transfer of undissolved or solid material from a sample material is typically not possible, but only liquids or substances dissolved therein can be transferred. In addition, for the transfer from the stock (to reagent solution or sample material) relatively large stocks (in terms of volumes in the order of microliters to milliliters) necessary so that no information about the different ingredients and their (concentration) ratio, for example, in individual cells can be won. Arrays of discrete, Therefore, separate measurement areas may typically contain only averaged information over a relatively large initial set, for example, across a plurality of cells, and provide no information about the composition of individual cells or of a few cells of existing areas of a cell assemblage (eg, tissue). Thus, the high detection sensitivity of novel analysis devices, as given for example by micro-arrays, in particular on planar thin-film waveguides as carriers, can be exploited in any adequate manner, but it is a large part of the spatially resolved, origin-related information of the material to be examined, which with In principle, the above-mentioned analytical arrangements could be obtained or further processed, lost due to the inadequately large necessary initial quantities for the aforementioned conventional "spotting" methods and "spotting" arrangements.

Außerdem ist die mit den herkömmlichen ”Spotting”-Verfahren und ”Spotting”-Anordnungen übertragene Probenmenge im Allgemeinen nur schwer quantifizierbar, und der durch die Limitierung auf flüssige Proben verbundene Trocknungsprozess, nach deren Übertragung in diskrete Messbereiche auf einem Träger, kann zu Qualitätsstreuungen der erzeugten Messbereiche, beispielsweise zu Schwankungen oder inhomogener Verteilung der aufgebrachten Bindungspartner in den Messbereichen oder zu unterschiedlich großen, schwer kontrollierbaren Abmessungen der Messbereiche, d. h. Schwankungen der ”Spot-Morphologie” oder des ”Spot-Durchmessers”, führen.In addition, the amount of sample transferred by conventional "spotting" methods and "spotting" arrangements is generally difficult to quantify, and the drying process associated with the limitation to liquid samples, after their transfer to discrete measurement areas on a support, can lead to quality variations of the generated measuring ranges, for example, to fluctuations or inhomogeneous distribution of the applied binding partners in the measuring ranges or to different sizes, difficult to control dimensions of the measuring ranges, d. H. Fluctuations in "spot morphology" or "spot diameter".

Für die Aufbringung von Proben aus einem sehr kleinen Vorratsvolumen, beispielsweise in der Größenordnung einzelner Zellen oder von nur sehr wenigen Zellen (beispielsweise < 1000 Zellen), sind die zuvor beschriebenen bekannten Aufbringungsverfahren aus den vielen genannten Gründen nicht geeignet.For the application of samples from a very small storage volume, for example of the order of individual cells or of only very few cells (for example <1000 cells), the previously described known application methods are not suitable for the many reasons mentioned.

Aus der US 2004/0053326 A1 ist ein Laser-unterstütztes Mikrodissektionsverfahren bekannt, wobei mit Hilfe eines Lasers Bereiche einer Nitrozellulose-Transferschicht über selektierten Zellen ablatiert werden, um anschließend einen Transfer dieser Zellen mittels Elektrophorese oder Kapillareffekt zu ermöglichen.From the US 2004/0053326 A1 A laser-assisted microdissection method is known in which regions of a nitrocellulose transfer layer are ablated on selected cells by means of a laser, in order subsequently to enable a transfer of these cells by means of electrophoresis or capillary action.

Gemäß der Druckschrift WO 00/23182 A2 erfolgt eine Laserbestrahlung zu dem Zweck, die Anhaftung einzelner Probenmoleküle an unterschiedlichen Messbereichen mit Hilfe eines Bindematerials zu verbessern, wobei mittels eines Laserstrahls eine photoleitende Schicht bestrahlt wird, um diese Schicht elektrisch leitfähig zu machen und anschließend mit Hilfe des somit geschlossenen Stromkreises einzelne Probenmoleküle in der Nähe von gewünschten Messbereichen anzusammeln.According to the document WO 00/23182 A2 Laser irradiation is carried out for the purpose of improving the adhesion of individual sample molecules at different measuring ranges with the aid of a binding material, wherein a photoconductive layer is irradiated by means of a laser beam in order to make this layer electrically conductive and then with the aid of the thus closed circuit individual sample molecules in the Accumulate near desired measuring ranges.

In der US 6,139,831 A wird vorgeschlagen, ein Substrat mit Hilfe eines elektromagnetischen Energiestrahls zu bestrahlen, wobei durch die Energiebestrahlung eine Schicht geschmolzen und daraufhin eine Gasblase gebildet wird, welche bei Abschalten der Energiebestrahlung eine Übertragung der gewünschten Partikel ermöglicht.In the US 6,139,831 A It is proposed to irradiate a substrate with the aid of an electromagnetic energy beam, wherein a layer is melted by the energy irradiation and then a gas bubble is formed, which enables the transmission of the desired particles when the energy irradiation is switched off.

Die Druckschrift DE 199 40 752 A1 schlägt das Aktivieren einer photoaktivierbaren Gruppe auf einer Trägeroberfläche mittels Belichtung vor, um anschließend biologische oder chemische Materialien oder Bausteine auf den entsprechenden Bereichen des Trägers, welcher in Form eines Chips ausgestaltet sein kann, ortsspezifisch zu binden.The publication DE 199 40 752 A1 suggests activating a photoactivatable group on a support surface by exposure to subsequently site-specifically bind biological or chemical materials or building blocks on the respective areas of the support, which may be in the form of a chip.

In der Druckschrift JP 2002-125654 A , Patent Abstracts of Japan (2002), wird die Bestrahlung einer dünnen Schicht mit einem Lichtstrahl vorgeschlagen, um durch Verdampfen dieser Schicht einzelne Proben eines in einer darüber angeordneten dünnen Schicht enthaltenen Genmaterials auf ein Mikro-Array-Substrat zu übertragen, welches gegenüberliegend von einem die beiden Schichten aufweisenden Transfersubstrat angeordnet ist.In the publication JP 2002-125654 A , Patent Abstracts of Japan (2002), the irradiation of a thin layer is proposed with a light beam to transfer by evaporation of this layer individual samples of a gene material disposed in a thin layer above genetic material on a micro-array substrate, which is opposite of a the two-layered transfer substrate is arranged.

In der US 5,143,854 A ist eine Belichtung zur Aktivierung ausgewählter Bereiche eines Mikro-Arrays offenbart, um Polypeptide gewünschter Länge und Sequenz zu synthesieren.In the US 5,143,854 A For example, exposure to activate selected regions of a microarray is disclosed to synthesize polypeptides of desired length and sequence.

Aus den Druckschriften WO 01/71311 A2 , US 4,322,449 A1 und DE 201 21 386 U1 ist jeweils eine berührungslose Übertragung von Reagenzlösungen auf ein Substrat bekannt. Gemäß der WO 01/71311 A2 erfolgt der berührungslose Transport der Reagenzlösung durch Anlegen einer elektrischen Spannung, während in der US 4,322,449 A1 der berührungslose Transport der Reagenzlösung mit Hilfe eine piezoelektrischen Oszillators erfolgt. In der DE 201 21 386 U1 wird für den Transport der Reagenzlösung ein Druckgas verwendet.From the pamphlets WO 01/71311 A2 . US 4,322,449 A1 and DE 201 21 386 U1 In each case a contactless transfer of reagent solutions to a substrate is known. According to the WO 01/71311 A2 the contactless transport of the reagent solution is carried out by applying an electrical voltage while in the US 4,322,449 A1 the contactless transport of the reagent solution by means of a piezoelectric oscillator takes place. In the DE 201 21 386 U1 For the transport of the reagent solution, a compressed gas is used.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung bzw. Herstellung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen, welche zur biologischen, biochemischen oder chemischen Analyse von in oder auf den Messbereichen aufzubringenden Proben geeignet sind, vorzuschlagen, womit als Grundlage für eine später durchzuführende Analyse Proben oder Reagenzlösungen nicht nur auf einfache Art und Weise auf einen Träger zur Erzeugung einzelner Messbereiche aufgebracht werden können, sondern womit insbesondere auch äußerst geringe Flüssigkeits- oder Probenmengen (beispielsweise in der Größenordnung einzelner Zellen oder Zellbestandteile) auf oder in den Messbereichen aufgetragen werden können.The present invention is therefore based on the object of proposing a method and a device for producing or producing an analysis arrangement having a large number of discrete, separate measurement areas which are suitable for biological, biochemical or chemical analysis of samples to be applied in or on the measurement areas in which, as a basis for a later analysis, samples or reagent solutions can not only be applied in a simple manner to a carrier for the production of individual measuring ranges, but with which, in particular, extremely small quantities of liquid or sample (for example in the US Pat Magnitude of individual cells or cell components) can be applied to or in the measuring ranges.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen gemäß Patentanspruch 1 bzw. eine Vorrichtung zur Erzeugung einer derartigen Analyseanordnung gemäß Patentanspruch 24 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren jeweils bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformender vorliegenden Erfindung.This object is achieved by a method for generating an analysis device having a plurality of discrete, separate measuring ranges according to claim 1 and an apparatus for producing such an analysis device according to claim 24. The dependent claims each define preferred or advantageous embodiments of the present invention.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, durch gezielte, gerichtete Einstrahlung von elektromagnetischer Energie in ein Vorratsvolumen einer Reagenzlösung eine bestimmte Menge besagter Reagenzlösung herauszulösen und berührungslos auf einen Träger zu übertragen, um dort diskrete Messbereiche mit darin enthaltenen Mengen der übertragenen Reagenzlösung zu erzeugen. Bevorzugt wird dabei Licht als eingestrahlte Energie, insbesondere Licht aus einer Laserlichtquelle, verwendet.The present invention makes it possible to dissolve a specific amount of said reagent solution by targeted, directed irradiation of electromagnetic energy into a storage volume of a reagent solution and to transfer it without contact to a carrier in order to generate discrete measuring ranges with amounts of the transferred reagent solution therein. In this case, light is preferably used as irradiated energy, in particular light from a laser light source.

Die Erfindung erlaubt es, sehr hohe Dichten diskreter, separater Messbereiche auf einem Träger zu erzielen, da die Größe eines Messbereichs nicht notwendigerweise durch die Wechselwirkungen einer Flüssigkeit mit der Oberfläche des Trägers bestimmt wird (z. B. aufgrund der Benetzung der Oberfläche durch die Flüssigkeit). Dies gilt insbesondere für den erfindungsgemäßen Transfer nicht gelösten oder festen Materials von Proben aus einem Probenmaterial. Insbesondere in diesem Fall können gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich kleinere Mengen als mit den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen übertragen werden. Daher ist es mit Hilfe der vorliegenden Erfindung möglich, Messbereiche auf einem Träger mit mehr als 102, 103, 104, 105, 106, 107, oder 108 Messbereichen pro Quadratzentimeter zu erzeugen.The invention makes it possible to obtain very high densities of discrete, separate measurement areas on a support since the size of a measurement area is not necessarily determined by the interactions of a liquid with the surface of the support (eg due to wetting of the surface by the liquid ). This applies in particular to the inventive transfer of undissolved or solid material from samples from a sample material. Especially in this case, according to the present invention, much smaller amounts can be transferred than with the conventional methods and devices. Therefore, it is possible with the aid of the present invention to generate measuring ranges on a carrier with more than 10 2 , 10 3 , 10 4 , 10 5 , 10 6 , 10 7 , or 10 8 measuring ranges per square centimeter.

Zur Erzeugung eines Arrays von diskreten Messbereichen mit in den Messbereichen zu immobilisierenden biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen, welche zum Nachweis eines oder mehrerer Analyten in einem biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahren in mit den Messbereichen in Kontakt zu bringenden Proben ausgestaltet ist, umfassend die Schritte

  • a) Bereitstellen eines Trägers,
  • b) Bereitstellen eines Vorrats einer Reagenzlösung mit darin enthaltenen, auf dem Träger zu immobilisierenden Verbindungen als biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen für die in besagten Proben nachzuweisenden Analyten, und
  • c) Übertragung mindestens einer bestimmten Menge der Reagenzlösung auf den Träger zur Erzeugung mindestens eines der Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen oder auf einen vorher ausgewiesenen Bereich des Trägers für einen diskreten, separaten Messbereich durch Bestrahlen des Vorrats der Reagenzlösung mit einem elektromagnetischen Energiestrahl, insbesondere einem Laserstrahl.
In order to produce an array of discrete measurement areas with biological, biochemical or synthetic recognition elements to be immobilized in the measurement areas, the object is achieved by a method for generating an analysis arrangement having a multiplicity of discrete, separate measurement areas which are used to detect one or more analytes in a biological , biochemical or chemical detection method in samples to be brought into contact with the measurement areas, comprising the steps
  • a) providing a carrier,
  • b) providing a stock of a reagent solution having compounds immobilized thereon as biological, biochemical or synthetic recognition elements for the analytes to be detected in said samples, and
  • c) transferring at least a certain amount of the reagent solution to the carrier for generating at least one of the plurality of discrete, separate measurement regions or a previously designated region of the carrier for a discrete, separate measurement region by irradiating the supply of the reagent solution with an electromagnetic energy beam, in particular one Laser beam.

Entsprechend dem genannten erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Analyseanordnungen der genannten Art ist auch eine entsprechende Vorrichtungen zur Erzeugung derartiger Analyseanordnungen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.In accordance with the abovementioned method according to the invention for producing analysis arrangements of the type mentioned, a corresponding apparatus for producing such analysis arrangements is also the subject matter of the present invention.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen, welche zum Nachweis eines oder mehrerer Analyten in einem biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahren in mit den Messbereichen in Kontakt zu bringenden Proben ausgestaltet ist, umfassend
eine erste Anordnung zum Aufnehmen eines Flüssigkeitsvorrats mit einer Reagenzlösung mit darin enthaltenen, auf einem Träger zu immobilisierenden Verbindungen als biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen für in zu untersuchenden Proben nachzuweisende Analyten,
eine zweite Anordnung zum Aufnehmen eines Trägers, auf welchem die Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen zu erzeugen ist, und eine Energiequelle, insbesondere eine Laserlichtquelle, zum gezielten Bestrahlen mindestens einer bestimmten Menge der Reagenzlösung in dem Flüssigkeitsvorrat mit einem elektromagnetischen Energiestrahl, insbesondere einem Laserstrahl, um dadurch die mindestens eine bestimmte Menge der Reagenzlösung von dem Flüssigkeitsvorrat auf den Träger zur Erzeugung mindestens eines der Vielzahl von diskreten Messbereichen oder auf einen vorher ausgewiesenen Bereich des Trägers für einen diskreten, separaten Messbereich zu übertragen.
The subject of the present invention is therefore an apparatus for generating an analysis arrangement with a multiplicity of discrete, separate measuring ranges, which is designed to detect one or more analytes in a biological, biochemical or chemical detection method in samples to be brought into contact with the measuring ranges
a first arrangement for receiving a liquid reservoir with a reagent solution containing compounds to be immobilized on a carrier as biological, biochemical or synthetic recognition elements for analytes to be detected in samples to be investigated,
a second arrangement for receiving a carrier, on which the plurality of discrete, separate measuring areas is to be generated, and an energy source, in particular a laser light source, for selectively irradiating at least a specific amount of the reagent solution in the liquid supply with an electromagnetic energy beam, in particular a laser beam, thereby transferring the at least a certain amount of the reagent solution from the liquid supply to the carrier for generating at least one of the plurality of discrete measurement regions or to a previously designated region of the carrier for a discrete, separate measurement region.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung dieser Art ist, in allgemeinerer Form auch geeignet, kleinste Flüssigkeitsmengen aus einem Flüssigkeitsvorrat einer Reagenzlösung jeglicher Art auf einen Träger mit darauf zu erzeugenden diskreten, separaten Messbereiche oder auf bereits auf dem Träger erzeugte diskrete, separate Messbereiche zu übertragen.A device according to the invention of this type is, in a more general form, also suitable for transferring the smallest quantities of liquid from a liquid reservoir of a reagent solution of any kind to a carrier having discrete, separate measurement areas to be generated thereon or to discrete, separate measurement areas already generated on the carrier.

Es ist von Vorteil, wenn zusätzlich eine Anordnung zur Erleichterung der Erkennung und/oder Auswahl der bestimmten Menge einer Reagenzlösung, beispielsweise in Form eines Mikroskops und/oder Vorkehrungen zur Unterdrückung elektrostatischer Aufladung der zu übertragenden Flüssigkeitsmengen und/oder des Trägers für die Messbereiche vorgesehen sind.It is advantageous if in addition an arrangement for facilitating the detection and / or selection of the specific amount of a reagent solution, for example in the form of a microscope and / or or provisions are provided for suppressing electrostatic charging of the quantities of liquid to be transferred and / or of the carrier for the measuring ranges.

Die vorliegende Erfindung umfasst zusätzlich weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Analyseanordnungen.The present invention additionally comprises further preferred and advantageous embodiments of the method according to the invention and of the device according to the invention for generating analysis arrangements.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine bestimmte Menge einer Reagenzlösung mittels elektromagnetischer Energie, insbesondere Laserenergie, direkt von einem entsprechenden Vorrat, beispielsweise von einem herkömmlichen Glas-Objektträger, einer Mikrotiterplatte, einer Petrischale etc. auf einen Träger zu übertragen, um auf besagtem Träger mehrere diskrete, separate Messbereiche für eine biologische, biochemische oder chemische Analyse in Form von Arrays von Messbereichen (auch bezeichnet als ”Mikro-Arrays”) zu erzeugen.According to the invention, it is provided to transfer a specific amount of a reagent solution by means of electromagnetic energy, in particular laser energy, directly from a corresponding supply, for example from a conventional glass slide, a microtiter plate, a Petri dish, etc. onto a support in order to apply a plurality of discrete, create separate measurement ranges for biological, biochemical or chemical analysis in the form of arrays of measurement ranges (also referred to as "micro-arrays").

Der Träger der zu erzeugenden Messbereiche kann elastisch oder starr sein. Er kann in Form einer Membran, wie beispielsweise einer Nitrocellulose-Membran, vorliegen. Eine Membran als Träger kann beispielsweise in einen Rahmen oder eine Halterung gespannt sein oder auf einem zusätzlichen starren Trägersubstrat, wie beispielsweise einem Glasplättchen, aufgebracht, beispielsweise laminiert, sein. Die den zu erzeugenden Messbereichen zugewandte Oberfläche des Trägers kann flüssigkeitsfrei oder mit einer Flüssigkeit benetzt sein, insbesondere wenn dieses dem Haftungsvermögen der in den zu erzeugenden diskreten, separaten Messbereichen aufzubringenden Stoffe förderlich ist.The carrier of the measuring ranges to be generated can be elastic or rigid. It may be in the form of a membrane, such as a nitrocellulose membrane. For example, a support membrane may be stretched in a frame or fixture or may be applied to an additional rigid support substrate such as a glass plate, such as laminated. The surface of the carrier facing the measuring regions to be generated can be liquid-free or wetted with a liquid, in particular if it is conducive to the adhesion of the substances to be applied in the discrete, separate measuring regions to be produced.

Die den zu erzeugenden Messbereichen zugewandte Oberfläche des Trägers kann glatt oder porös sein. Im Falle einer porösen Oberfläche wird bevorzugt, dass die Porengröße innerhalb einer begrenzten Verteilung, beispielsweise zwischen 3 nm und 10 nm, 10 nm und 30 nm, 30 nm und 100 nm, 100 nm und 1 μm, 1 μm und 30 μm liegt. Engere Begrenzungen der Porengröße eines porösen Materials als Träger sind in dieser beispielhaften Auflistung eingeschlossen.The surface of the carrier facing the measuring areas to be generated may be smooth or porous. In the case of a porous surface, it is preferable that the pore size is within a limited distribution, for example, between 3 nm and 10 nm, 10 nm and 30 nm, 30 nm and 100 nm, 100 nm and 1 μm, 1 μm and 30 μm. Closer limitations on the pore size of a porous material as a carrier are included in this sample listing.

Für eine Vielzahl von Anwendungen wird bevorzugt, dass die Oberfläche des Trägers im Wesentlichen porenfrei, d. h. glatt ist. Dabei ist der Träger vorzugsweise im Wesentlichen planar.For a variety of applications, it is preferred that the surface of the support be substantially pore-free, i. H. is smooth. In this case, the carrier is preferably substantially planar.

Für viele Anwendungen, insbesondere für den Nachweis von in oder an die diskreten, separaten Messbereiche gebundenen Analyten mittels optischer Detektionsmethoden, ist es von Vorteil, wenn das Material des Trägers gesamthaft oder eine oder mehrere, den Messbereichen zugewandte Schichten eines aus mehreren Schichten aufgebauten Trägers bei der Wellenlänge eines im Nachweisschritt eines biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahrens eingestrahlten Anregungs- oder Messlichts im wesentlichen optisch transparent sind. Unter ”im Wesentlichen optischer Transparenz” bei einer bestimmten eingestrahlten Wellenlänge wird dabei verstanden, dass die Intensität des eingestrahlten Lichts beim Durchgang durch das betreffende Material bzw. die betreffende Schicht um weniger als 50% abgeschwächt wird.For many applications, in particular for the detection of analytes bound in or to the discrete, separate measuring ranges by means of optical detection methods, it is advantageous if the material of the carrier as a whole or one or more layers of a carrier constructed of several layers contributes to the measuring ranges the wavelength of a excited in the detection step of a biological, biochemical or chemical detection method excitation or measurement light are substantially optically transparent. By "substantially optical transparency" at a particular irradiated wavelength is meant that the intensity of the incident light is attenuated by less than 50% when passing through the relevant material or the relevant layer.

Es wird bevorzugt, dass das Material des Trägers ein Material aus der Gruppe umfasst, welche form-, spritz- oder fräsbare Kunststoffe, Metalle, Metalloxide, Silikate, wie z. B. Glas, Quarz oder Keramiken, umfasst.It is preferred that the material of the carrier comprises a material from the group which form, spray or millable plastics, metals, metal oxides, silicates, such as. As glass, quartz or ceramics.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Träger als ein optischer Wellenleiter, besonders bevorzugt als ein planarer optischer Dünnschichtwellenleiter mit einer ersten hochbrechenden, wellenleitenden mindestens bei einer Wellenlänge eines einzustrahlenden Anregungs- oder Messlichts im Wesentlichen optisch transparenten Schicht, auf der, direkt oder vermittelt über eine Haftvermittlungsschicht, die diskreten und separaten Messbereiche anzuordnen sind, auf mindestens einer zweiten Schicht mit niedrigerem Brechungsindex als der erstgenannten Schicht ausgestaltet.In a particularly preferred embodiment, the carrier as an optical waveguide, particularly preferably as a planar optical thin-film waveguide with a first high-refractive, waveguide at least at one wavelength of an excitation or measurement light to be irradiated substantially optically transparent layer, on, directly or mediated via a Adhesive layer to be discrete and separate measuring areas to be arranged on at least one second layer with a lower refractive index than the former layer.

Dabei wird bevorzugt, dass der Brechungsindex der hochbrechenden, wellenleitenden Schicht größer als 1,8 ist. Außerdem wird bevorzugt, dass das Material der hochbrechenden, wellenleitenden Schicht Stoffe aus der Gruppe beinhaltet, welche TiO2, ZnO, Nb2O5, Ta2O5, HfO2 und ZrO2 umfasst.It is preferred that the refractive index of the high refractive, waveguiding layer is greater than 1.8. In addition, it is preferred that the material of the high-refractive, waveguiding layer include substances from the group comprising TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , HfO 2 and ZrO 2 .

Die Technologie planarer Wellenleiter ist an sich bekannter Stand der Technik. Ausführungsformen planarer Wellenleiter, welche als Träger geeignet sind, sind beispielsweise in den internationalen Patentanmeldungen WO 95/33197 A1 , WO 95/33198 A1 und WO 96/35940 A beschrieben, so dass diesbezüglich auf diese Druckschriften Bezug genommen werden kann.The technology of planar waveguides is known in the art. Embodiments of planar waveguides which are suitable as carriers are disclosed, for example, in the international patent applications WO 95/33197 A1 . WO 95/33198 A1 and WO 96/35940 A described, so that reference can be made in this regard to these publications.

Die einfachste Form der Immobilisierung der in den diskreten, separaten Messbereichen auf dem Träger aufzubringenden biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselemente besteht in physikalischer Adsorption, beispielsweise infolge hydrophober Wechselwirkungen zwischen den Erkennungselementen und dem Träger. Diese Wechselwirkungen können jedoch in einem nachfolgenden biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahren durch die Zusammensetzung eines mit den Messbereichen in Kontakt gebrachten Mediums (Reagenz) und dessen physikalisch-chemische Eigenschaften, wie beispielsweise Polarität und Ionenstärke, in ihrem Ausmaß stark verändert werden. Insbesondere im Falle sequentieller Zugabe verschiedener Reagenzien in einem mehrstufigen Assay ist das Haftvermögen der Proben oder Erkennungselemente nach rein adsorptiver Immobilisierung auf der Oberfläche oft unzureichend. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Haftvermögen dadurch verbessert, dass zur Immobilisierung biologischer, biochemischer oder synthetischer Erkennungselemente auf dem Träger eine Haftvermittlungsschicht aufgebracht ist. Für die Herstellung der Haftvermittlungsschicht eignen sich eine Vielzahl von Materialien. Ohne jegliche Einschränkung wird bevorzugt, dass die Haftvermittlungsschicht Verbindungen aus den Gruppen von Silanen, funktionalisierten Silanen, Epoxiden, funktionalisierten, geladenen oder polaren Polymeren, ”selbstorganisierten funktionalisierten Mono- oder Mehrfachschichten”, Thiolen, Alkylphosphaten und -phosphonaten, multifunktionellen Block-Copolymeren, wie beispielsweise Poly(L)lysin/Polyethylenglycolen, umfasst.The simplest form of immobilization of the biological, biochemical or synthetic recognition elements to be applied to the support in the discrete, separate measurement areas consists in physical adsorption, for example due to hydrophobic interactions between the recognition elements and the support. However, in a subsequent biological, biochemical or chemical detection process, these interactions may be due to the composition of a medium (reagent) contacted with the measurement regions and its physico-chemical properties, such as Polarity and ionic strength, are greatly changed in their extent. In particular, in the case of sequential addition of various reagents in a multi-step assay, the adhesion of the samples or recognition elements to the adsorptive immobilization on the surface is often insufficient. In a preferred embodiment, the adhesion is improved by applying an adhesion-promoting layer to the immobilization of biological, biochemical or synthetic recognition elements on the support. For the preparation of the adhesion promoting layer, a variety of materials are suitable. Without limitation, it is preferred that the primer layer comprise compounds selected from the group consisting of silanes, functionalized silanes, epoxies, functionalized, charged or polar polymers, "self-assembled monolayers or multilayers", thiols, alkyl phosphates and phosphonates, multifunctional block copolymers such as for example, poly (L) lysine / polyethylene glycols.

Als in den Messbereichen aufzubringende biologische, biochemische oder synthetische Erkennungselemente, d. h. insbesondere zur Herstellung sogenannter ”Capture”-Arrays, können beispielsweise Komponenten aus der Gruppe aufgebracht werden, welche Nukleinsäuren (DNA, RNA) oder Nukleinsäure-Analoge (z. B. PNA), Antikörper, Aptamere, membrangebundene und isolierte Rezeptoren, deren Liganden, Antigene für Antikörper, durch chemische Synthese erzeugte Kavitäten zur Aufnahme molekularer Imprints, chemische Bindungsmoleküle, Erkennungssequenzen für „Protein-Tags”, wie beispielsweise ”His-Tags” umfasst. Es kann auch vorgesehen sein, dass als biologische, biochemische oder synthetische Erkennungselemente ganze Zellen oder Zellfragmente aufgebracht werden.As applied in the measuring ranges biological, biochemical or synthetic recognition elements, d. H. In particular for the production of so-called "capture" arrays, it is possible, for example, to apply components from the group comprising nucleic acids (DNA, RNA) or nucleic acid analogs (eg PNA), antibodies, aptamers, membrane-bound and isolated receptors, their ligands, Antigens for antibodies, cavities generated by chemical synthesis for incorporation of molecular imprints, chemical binding molecules, recognition sequences for "protein tags", such as "His tags". It can also be provided that entire cells or cell fragments are applied as biological, biochemical or synthetic recognition elements.

Als biologische, biochemische oder chemische Nachweisverfahren für in den zu untersuchenden Proben nachzuweisende Analyten eignen sich insbesondere biologische, biochemische oder chemische Verfahren, welche einen massenspektrometrischen oder optischen Nachweis umfassen. Der Nachweis eines oder mehrerer Analyten in oder auf einem diskreten Messbereich kann beispielsweise mithilfe eines Massenspektrometers, insbesondere eines MALDI-TOF-Gerätes (”Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time Of Flight”) erfolgen, oder mit Hilfe von Anordnungen zur Messung einer oder mehrerer Lumineszenzen bzw. Fluoreszenzen, insbesondere im evaneszenten Feld eines Wellenleiters, sowie Messungen des effektiven Brechungsindexes (z. B. Gitterkoppler-, Oberflächenplasmonen- oder Interferenz-Messysteme) oder von Änderungen dieser Messgrößen. Derartige Anordnungen sind bekannter Stand der Technik.Suitable biological, biochemical or chemical detection methods for analytes to be detected in the samples to be investigated are, in particular, biological, biochemical or chemical methods which comprise mass spectrometric or optical detection. The detection of one or more analytes in or on a discrete measuring range can be carried out, for example, by means of a mass spectrometer, in particular a MALDI-TOF device ("matrix-assisted laser desorption ionization time of flight"), or by means of arrangements for measuring one or more Luminescences or fluorescence, in particular in the evanescent field of a waveguide, as well as measurements of the effective refractive index (eg, grating coupler, Oberflächenplasmonen- or interference measurement systems) or changes in these parameters. Such arrangements are known in the art.

Der Transfer der bestimmten Mengen einer Reagenzlösung erfolgt erfindungsgemäß berührungslos und erfordert vorzugsweise lediglich einen Laserschuss, wobei der Transfer über Phasengrenzen hinweg, d. h. aus dem Vorrat (Probenmaterial oder Reagenzlösung) heraus durch Luft auf den Träger, erfolgt.According to the invention, the transfer of the specific amounts of a reagent solution takes place without contact and preferably requires only one laser shot, the transfer across phase boundaries, ie. H. out of the supply (sample material or reagent solution) out through air onto the carrier.

Die Erfindung stellt somit eine hochsensitive Technologie zum Transfer auch kleinster Mengen zur Verfügung, so dass entsprechend auch die Analyse einzelner Zellen oder einzelner Zellbestandteile auf deren Inhaltsstoffe, beispielsweise Nukleinsäuren wie DNA oder RNA, oder Proteine, ermöglicht wird.The invention thus provides a highly sensitive technology for the transfer of even the smallest amounts, so that correspondingly also the analysis of individual cells or individual cell components on their ingredients, for example nucleic acids such as DNA or RNA, or proteins, is made possible.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Erzeugung bzw. Herstellung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 1 1 schematically shows an apparatus for producing an analysis device having a plurality of discrete, separate measurement ranges according to a preferred embodiment of the present invention.

2 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Analyseanordnung, wie sie in 1 zum Einsatz kommen kann, und 2 shows an exemplary structure of an analysis arrangement, as shown in 1 can be used, and

3A und 3B zeigen Beispiele für das Übertragen einzelner Proben auf die Analyseanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. 3A and 3B show examples of transferring individual samples to the analysis assembly according to the present invention.

1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung bzw. Erzeugung einer Analyseanordnung mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen, in oder auf denen jeweils Proben, zum Nachweis eines oder mehrerer darin enthaltener Analyten in einem biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahren, aufzubringen sind. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Halter 3 mit einer Vielzahl von Trägern 4, auf denen jeweils ein oder mehrere Mikro-Arrays 5 von den zuvor beschriebenen diskreten, separaten Messbereichen 16 angeordnet sind bzw. anzuordnen sind, wobei in 1 lediglich beispielhaft vier derartige Träger dargestellt sind. Dieses soll nachfolgend näher anhand 2 erläutert werden. 1 shows an apparatus for producing or generating an analysis assembly having a plurality of discrete, separate measurement areas in or on each of which samples are to be applied for detection of one or more analytes contained therein in a biological, biochemical or chemical detection method. The example shown is a holder 3 with a variety of straps 4 , each containing one or more micro-arrays 5 from the previously described discrete, separate measurement ranges 16 are arranged or to be arranged, in 1 only four such carriers are shown by way of example. This will be explained in more detail below 2 be explained.

Wie in 2 in Form einer Aufsicht auf die Analyseanordnung gezeigt, umfasst die Analyseanordnung in dieser beispielhaften Ausführungsform einen Rahmen bzw. Halter 3, wobei gemäß 2 sechs nebeneinander angeordnete Träger bzw. Trägeranordnungen 4 von dem Halter 3 gehalten werden. Auf jedem Träger 4 sind sechs individuell adressierbare Mikro-Arrays 5 mit einer matrixartigen Anordnung von diskreten und separaten Messbereichen 16 angeordnet, wobei beispielsweise bis zu 102, 103, 104, 105, 106, 107, oder 108 derartige Messbereiche 16 pro Mikro-Array vorgesehen sein können, in oder auf denen jeweils einzelne Proben oder zu immobilisierende biologische, biochemische oder synthetische Erkennungselemente für eine nachfolgende biologische, biochemische oder chemische Analyse aufzubringen sind. Die Anzahl der in einem Array, insbesondere pro Flächeneinheit auf dem Träger, erzeugbaren Messbereiche wird im Wesentlichen bestimmt durch den Durchmesser des für den Transfer eingesetzten Laserstrahls sowie durch die Positionierauflösung und Positioniergenauigkeit der Verstelleinrichtungen 7 und 8. Bei dem Träger 4 kann es sich bevorzugt um einen festen Träger, besonders bevorzugt um einen festen Träger mit einer planaren, glatten oder porösen Oberfläche handeln. In einer speziellen, besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen planaren Wellenleiter, insbesondere um einen planaren Dünnschichtwellenleiter mit einer ersten hochbrechenden, mindestens bei einer Wellenlänge eines einzustrahlenden Anregungs- oder Messlichts im Wesentlichen optisch transparenten Schicht, auf der, direkt oder vermittelt über eine Haftvermittlungsschicht, die diskreten Messbereiche anzuordnen sind, auf mindestens einer zweiten Schicht mit niedrigerem Brechungsindex als der erstgenannten Schicht. Mit Hilfe der Anregung und Detektion von Lumineszenz von Iumineszenzfähigen Molekülen oder molekularen Komponenten im evaneszenten Feld des in einem Dünnschichtwellenleiter geführten Lichts für den Schritt des Analytnachweises kann eine beispielsweise fünfzig- bis hundertfach höhere Empfindlichkeit beim Auslesen der Signale aus den diskreten, separaten Messbereichen eines Mikro-Arrays auf einem planaren Dünnschichtwellenleiter erreicht werden als mit herkömmlichen Trägern, wie beispielsweise Glas- oder Mikroskop-Plättchen, beim Auslesen der Signale mit Hilfe herkömmlicher Laser-Scanner.As in 2 In the form of a plan view of the analysis arrangement, the analysis arrangement in this exemplary embodiment comprises a frame or holder 3 , wherein according to 2 six side by side arranged carrier or carrier arrangements 4 from the holder 3 being held. On every carrier 4 are six individually addressable micro-arrays 5 with a matrix-like arrangement of discrete and separate measurement areas 16 wherein, for example, up to 10 2 , 10 3 , 10 4 , 10 5 , 10 6 , 10 7 , or 10 8 such measuring ranges 16 can be provided per micro-array, in or on each of which individual samples or biological, biochemical or synthetic recognition elements to be immobilized are to be applied for a subsequent biological, biochemical or chemical analysis. The number of measuring ranges that can be generated in an array, in particular per unit area, on the carrier is essentially determined by the diameter of the laser beam used for the transfer and by the positioning resolution and positioning accuracy of the adjusting devices 7 and 8th , At the carrier 4 it may preferably be a solid support, more preferably a solid support having a planar, smooth or porous surface. In a special, particularly preferred embodiment, it is a planar waveguide, in particular a planar thin-film waveguide with a first high-refractive, at least at one wavelength of an excitation or measurement light to be irradiated substantially optically transparent layer on which, directly or mediated via an adhesive layer to be discrete measurement areas on at least one second lower refractive index layer than the former layer. By means of the excitation and detection of luminescence of luminescent molecules or molecular components in the evanescent field of the light guided in a thin-film waveguide for the step of analyte detection, a sensitivity which is, for example, fifty to a hundredfold higher when reading out the signals from the discrete, separate measurement ranges of a microliter. Arrays can be achieved on a planar thin-film waveguide as with conventional carriers, such as glass or microscope slides, when reading the signals using conventional laser scanner.

Dabei können die zum Zweck des Analytnachweises eingesetzten lumineszenzfähigen Moleküle oder molekulare Komponenten beispielsweise als Label an die Analyten oder Analyt-Analoge (den Analyten gleichartige Moleküle) in einem kompetitiven Assay oder an einen der Bindungspartner der Analyten in einem mehrstufigen Assay gebunden sein. Im Falle von Nukleinsäure-Hybridisierungsassays kann es sich beispielsweise auch um so genannte Interkalatoren handeln, welche sich in doppelsträngige Nukleinsäure-Stränge einlagern und dort beispielsweise zu einer verstärkten Lumineszenz (im Vergleich zum Abstrahlungsverhalten in homogener Lösung) angeregt werden können.The luminescent molecules or molecular components used for the purpose of analyte detection can be bound, for example, as labels to the analytes or analyte analogues (molecules of the same type) in a competitive assay or to one of the binding partners of the analytes in a multi-step assay. In the case of nucleic acid hybridization assays, for example, it may also be so-called intercalators, which are incorporated in double-stranded nucleic acid strands and there, for example, to an increased luminescence (compared to the radiation behavior in homogeneous solution) can be excited.

Das Aufbringen der zu analysierenden Proben bzw. der bestimmten Mengen von Reagenzlösungen auf einen Träger 4 zur Erzeugung von Mikro-Arrays 5 von einzelnen diskreten und voneinander beabstandeten Messbereichen 16 wird als ”Spotting” bezeichnet. Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass das ”Spotting” einen Transfer der entsprechenden Proben bzw. Mengen von Reagenzlösungen auf den Träger, zur Erzeugung der gewünschten Messbereiche, mittels Laserenergie ermöglicht, wobei der Transfer berührungslos durch Bestrahlung des jeweiligen Flüssigkeitsvorrats an Reagenzlösung bzw. des Vorrats an Probenmaterial mit einem Laserstrahl erfolgt. Durch die Bestrahlung der einzelnen Objekte bzw. Proben bzw. bestimmten Bereiche in einer Reagenzlösung (allgemein bezeichnet als Regionen) mit dem Laserstrahl erfolgt eine Impulsübertragung von dem Laserstrahl auf die damit bestrahlten Regionen, wobei die genaue Ursache für diese Impulsübertragung derzeit noch nicht vollständig geklärt ist. Es wird jedoch vermutet, dass die Impulsübertragung und die dadurch hervorgerufene Beschleunigung des mit dem Laserstrahl bestrahlten Objekts (bzw. Region nach vorangehender Definition) auf eine Plasmabildung im Bereich der Oberfläche des jeweiligen Objekts (bzw. Region) zurückgeht. Durch die Bestrahlung der ausgewählten Regionen, bei denen es sich um einzelne Zellen oder einzelne Zellbestandteile oder auch kleinste Tröpfchen einer Reagenzlösung etc. handeln kann, erfolgt demzufolge eine Beschleunigung in Richtung der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, so dass ein berührungsloser Transfer über Phasengrenzen hinweg zu der Analyseanordnung 3 hin möglich ist.The application of the samples to be analyzed or the specific amounts of reagent solutions to a carrier 4 for the production of micro-arrays 5 of individual discrete and spaced measuring ranges 16 is called "spotting". In the 1 shown device is designed such that the "spotting" allows a transfer of the corresponding samples or amounts of reagent solutions on the support, to generate the desired measurement ranges, by means of laser energy, wherein the transfer without contact by irradiation of the respective liquid reservoir of reagent solution or the supply on sample material with a laser beam. By irradiating the individual objects or samples or specific areas in a reagent solution (generally referred to as regions) with the laser beam, an impulse transmission from the laser beam to the regions irradiated therewith takes place, the exact cause of this momentum transfer not yet being fully clarified , However, it is presumed that the momentum transfer and the resulting acceleration of the object irradiated with the laser beam (or region according to the preceding definition) is due to a plasma formation in the area of the surface of the respective object (or region). By irradiation of the selected regions, which may be individual cells or individual cell constituents or even the smallest droplets of a reagent solution, etc., there is accordingly an acceleration in the direction of the propagation direction of the laser beam, so that a non-contact transfer across phase boundaries to the analysis arrangement 3 is possible.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sollen die zu analysierenden Proben von einem auf einem Träger 1 befindlichen Probenmaterial (nachfolgend auch bezeichnet als ”Präparat”) 2 auf die einzelnen Messbereiche der Analyseanordnung 3 transferiert werden. Bei dem Träger 1 kann es sich beispielsweise um einen herkömmlichen Glas-Objektträger, um einen Membran-Träger mit einer auf einen Rahmen gespannten Membran, eine Mikrotiterplatte, eine Petrischale oder dergleichen handeln. Die Art und Ausgestaltung des Trägers 1 ist für das hierin beschriebene und vorgeschlagene „Spotting”-Verfahren ohne Bedeutung.At the in 1 illustrated embodiment, the samples to be analyzed by a on a support 1 Sample material (hereinafter also referred to as "preparation") 2 to the individual measuring ranges of the analysis arrangement 3 be transferred. At the carrier 1 For example, it may be a conventional glass slide, a membrane support having a membrane clamped on a frame, a microtiter plate, a Petri dish, or the like. The type and design of the carrier 1 is of no significance to the "spotting" method described and suggested herein.

Darüber hinaus ist in 1 angedeutet, dass der Träger 1 über eine Verstelleinrichtung 7 mit einem Computersystem 11 gekoppelt ist, welches die Funktion einer automatischen Steuerung für den Ablauf des „Spotting”-Verfahrens übernimmt und als Ausgabemittel beispielsweise einen handelsüblichen Monitor 12 und als Eingabemittel eine graphische Benutzeroberfläche in Verbindung mit einer Tastatur 13 und einer Computermaus 14 umfasst. Über die graphische Benutzeroberfläche kann ein Benutzer beispielsweise einzelne gewünschte Zellen eines Zellverbands (wie z. B. eines Gewebestücks) oder Zellbestandteile einzelner Zellen des Präparats 2 für die einzelnen „Spotting”-Vorgänge auswählen, wobei zu diesem Zweck der Bereich des Trägers 1 mit dem darauf befindlichen Präparat 2 von einem Mikroskop mit darin integrierter CCD-Kamera 10 aufgenommen wird, so dass ein dem (nicht gezeigten) Objektiv des Mikroskops entsprechend vergrößertes Bild des Präparats 2 auf dem Monitor 12 darstellbar ist. Über die Verstelleinrichtung 7 kann der Träger 1 mit dem Präparat 2 sowohl zweidimensional in x- und y-Richtung als auch vertikal in z-Richtung verfahren werden, so dass der gesamte Bereich des Präparats 2 über das Objektiv des Mikroskops bewegt und somit der gesamte Bereich des Präparats 2 abgefahren werden kann, um beispielsweise die interessierenden Zellen bzw. Zellbestandteile auffinden und selektieren zu können.In addition, in 1 indicated that the carrier 1 via an adjusting device 7 with a computer system 11 coupled, which takes over the function of an automatic control for the execution of the "spotting" method and as output means, for example, a commercially available monitor 12 and as input means a graphical user interface in conjunction with a keyboard 13 and a computer mouse 14 includes. For example, the graphical user interface allows a user to select individual desired cells of a cell assemblage (such as a piece of tissue) or cell constituents of individual cells of the preparation 2 for the individual "spotting" operations, for which purpose the area of the carrier 1 with the preparation on it 2 from a microscope with integrated CCD camera 10 is taken, so that the lens (not shown) of the microscope correspondingly enlarged image of the preparation 2 on the monitor 12 is representable. About the adjustment 7 can the carrier 1 with the preparation 2 both two-dimensionally in x- and y-direction as well as vertically in z-direction procedure, so that the entire range of the preparation 2 moved over the lens of the microscope and thus the entire area of the specimen 2 can be traversed, for example, to find the cells or cell components of interest and to select.

Die für die einzelnen „Spotting”-Vorgänge ausgewählten Proben bzw. bestimmten Mengen einer Reagenzlösung (gemeinsam nachfolgend bezeichnet als ”Objekte”) können anschließend von dem Benutzer über eine entsprechende Benutzereingabe graphisch auf dem auf dem Monitor 12 dargestellten vergrößerten Bild markiert und somit selektiert werden. Ebenso kann auf diese Weise von dem Benutzer festgelegt werden, welche zuvor ausgewählten Proben bzw. bestimmten Mengen einer Reagenzlösung auf welches Mikro-Array 5 der Analyseanordnung 3 und insbesondere zur Erzeugung welchen Messbereichs 16 des gewünschten Mikro-Arrays 5 transferiert werden sollen. Hierzu kann von dem Benutzer eine Abbildungsmatrix angelegt werden, welche eindeutig die Zuordnung der ausgewählten Proben bzw. bestimmten Mengen einer Reagenzlösung zu den einzelnen Messbereichen 16 der einzelnen Mikro-Arrays 5 der Analyseanordnung 3 festlegt, was nachfolgend näher anhand der Darstellungen von 3A und 3B verdeutlicht werden soll.The samples or amounts of reagent solution (collectively referred to hereinafter as "objects") selected for each "spotting" operation may then be graphically displayed on the monitor by the user via appropriate user input 12 displayed magnified image and thus selected. It can also be determined in this way by the user, which previously selected samples or specific amounts of a reagent solution on which micro-array 5 the analysis arrangement 3 and in particular for generating which measuring range 16 of the desired micro-array 5 to be transferred. For this purpose, an imaging matrix can be created by the user, which clearly assigns the selected samples or specific amounts of a reagent solution to the individual measurement areas 16 the individual micro-arrays 5 the analysis arrangement 3 defines what follows in more detail on the basis of the representations of 3A and 3B should be clarified.

Bei der Darstellung von 3A wird davon ausgegangen, dass von dem Benutzer vier Objekte des Präparats 2 für den nachfolgenden „Spotting”-Vorgang markiert und selektiert worden sind, wobei anschließend die selektierten Objekte 15 im Wesentlichen unter Beibehaltung der ursprünglichen Topographie in dem Präparat 2 auf den Träger 4 zur Erzeugung entsprechend angeordneter Messbereiche 16 eines beliebigen Mikro-Arrays 5 der Analyseanordnung 3 übertragen werden sollen.In the presentation of 3A It is assumed that by the user four objects of the preparation 2 have been selected and selected for the subsequent "spotting" process, in which case the selected objects 15 essentially while retaining the original topography in the preparation 2 on the carrier 4 for generating correspondingly arranged measuring ranges 16 any micro-array 5 the analysis arrangement 3 to be transferred.

Bei dem in 3B dargestellten Beispiel wird hingegen davon ausgegangen, dass bei dem Transfer der selektierten Objekte 15 die ursprüngliche Topographie in dem Präparat 2 nicht mehr beibehalten wird, wobei die Objekte 15 auf den Träger 4 zur Erzeugung von Messbereichen 16 in einer gemeinsamen Spalte eines Mikro-Arrays 5 übertragen werden. Für das auf Grundlage der auf die Messbereiche 16 übertragenen Proben nachfolgend durchzuführende biologische, biochemische oder chemische Analyseverfahren ist jedoch erforderlich, dass bekannt ist, welche Probe bzw. welches Objekt 15 sich in oder auf welchem Messbereich 16 des Mikro-Arrays 5 befindet. Diese Information kann durch die zuvor beschriebene Abbildungsmatrix festgehalten werden, wobei in der Abbildungsmatrix in dem in 1 gezeigten Computersystem eindeutig gespeichert wird, welche Probe bzw. welches Objekt des Präparats 2 in oder auf welchen Messbereich 16 der einzelnen Mikro-Arrays 5 der Analyseanordnung 3 übertragen worden ist. Im Prinzip reicht hierzu das Anlegen und Abspeichern einer einfachen zweidimensionalen Tabelle aus.At the in 3B On the other hand, it is assumed that during the transfer of the selected objects 15 the original topography in the preparation 2 is no longer maintained, with the objects 15 on the carrier 4 for generating measuring ranges 16 in a common column of a micro-array 5 be transmitted. For that on the basis of on the measuring ranges 16 However, in the case of biological, biochemical or chemical analysis methods to be subsequently carried out on transferred samples, it is necessary to know which sample or object 15 in or on which measuring range 16 of the micro-array 5 located. This information may be retained by the above-described mapping matrix, wherein in the mapping matrix in the 1 computer system is clearly stored, which sample or which object of the preparation 2 in or on which measuring range 16 the individual micro-arrays 5 the analysis arrangement 3 has been transferred. In principle, creating and saving a simple two-dimensional table is sufficient.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht jedoch darin, dass nicht nur ein zweidimensionales „Spotting” möglich ist, sondern dass einzelne Zellen bzw. Zellbestandteile des Präparats 2 auch, wie vorangehend beschrieben, dreidimensional gespottet werden können, so dass übereinander liegende Areale oder ganze Schichten des Präparats nacheinander mittels Laserbestrahlung abgetragen und in oder auf die einzelnen Messbereiche 16 der unterschiedlichen Mikro-Arrays 5 der Analyseanordnung 3 übertragen, d. h. gespottet, werden können. In diesem Fall muss entsprechend von dem Benutzer zur eindeutigen Zuordnung der Messbereiche 16 zu den selektierten Objekten bzw. Proben 15 eine dreidimensionale Abbildungsmatrix verwaltet werden.A significant advantage of the present invention, however, is that not only a two-dimensional "spotting" is possible, but that individual cells or cell components of the preparation 2 Also, as described above, can be spotted three-dimensional, so that superimposed areas or entire layers of the preparation sequentially removed by laser irradiation and in or on the individual measuring ranges 16 the different micro-arrays 5 the analysis arrangement 3 transmitted, that is spotted, can be. In this case, the user must correspondingly assign the measuring ranges 16 to the selected objects or samples 15 a three-dimensional mapping matrix can be managed.

Selbstverständlich ist es entgegen den Darstellungen von 3A und 3B nicht erforderlich, dass die für das Präparat 2 ausgewählten Messbereiche allesamt einem gemeinsamen Mikro-Array 5 zugeordnet sind. Vielmehr können die für das „Spotting”-Verfahren ausgewählten Proben beliebig in oder auf die Messbereiche 16 aller Mikro-Arrays 5 der Analyseanordnung 3 verteilt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass unterschiedliche biologische Objekte 15 des Präparats 2 auf ein und denselben Messbereich 16 übertragen werden.Of course, it is contrary to the representations of 3A and 3B not necessary for the preparation 2 All of the selected measuring ranges are shared by a common micro-array 5 assigned. Rather, the samples selected for the "spotting" method may be arbitrary in or on the measurement ranges 16 all micro-arrays 5 the analysis arrangement 3 be distributed. In addition, it is also possible that different biological objects 15 of the preparation 2 on one and the same measuring range 16 be transmitted.

Die Zuordnung der selektierten Proben zu den gewünschten Messbereichen 16 der einzelnen Mikro-Arrays 5 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass von dem Computersystem auf den Monitor 12 auch ein digitales Bild der einzelnen Mikro-Arrays 5 mit den entsprechenden Messbereichen 16 der Analyseanordnung 3 dargestellt wird, so dass von dem Benutzer die selektierten Proben 15 des Präparats 2 einfach den gewünschten Messbereichen 16 der einzelnen Mikro-Arrays 5 graphisch zugeordnet werden können. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten der Zuordnung denkbar.The assignment of the selected samples to the desired measuring ranges 16 the individual micro-arrays 5 For example, this can be done by moving from the computer system to the monitor 12 also a digital image of each micro-array 5 with the corresponding measuring ranges 16 the analysis arrangement 3 is displayed, so that the selected samples from the user 15 of the preparation 2 simply the desired measuring ranges 16 the individual micro-arrays 5 can be assigned graphically. Of course, other possibilities of assignment are conceivable.

Nachdem von dem Benutzer festgelegt worden ist, welche Objekte bzw. Proben auf den Träger zur Erzeugung welcher Messbereiche 16 der einzelnen Mikro-Arrays 5 gespottet werden sollen, kann von dem Benutzer ein von dem Computersystem automatisch gesteuerter „Spotting”-Vorgang gestartet werden, wobei von dem Computersystem automatisch die jeweils erforderliche Relativbewegung zwischen dem Träger 1 mit dem darauf befindlichen Präparat 2 und der Analyseanordnung 3 mit den darauf befindlichen Trägern 4 bzw. Mikro-Arrays 5 hervorgerufen wird.Once the user has determined which objects or samples are to be applied to the carrier to generate which measuring ranges 16 the individual micro-arrays 5 be spotted by the user, a "spotting" process automatically controlled by the computer system can be started by the computer system automatically the respectively required relative movement between the carrier 1 with the preparation on it 2 and the analysis arrangement 3 with the carriers on it 4 or micro-arrays 5 is caused.

Zu diesem Zweck ist – wie in 1 dargestellt ist – die Analyseanordnung 3 von einer Halterung 6 gehalten, welche wiederum über eine weitere Verstelleinrichtung 8 computergestützt in x- und y-Richtung sowie vorzugsweise auch in z-Richtung verfahren werden kann. Selbstverständlich kann unter Umständen auch auf die Halterung 6 verzichtet werden, sofern der Rahmen der Analyseanordnung 3 selbst derart ausgestaltet ist, dass er unmittelbar mit der Verstelleinrichtung 8 gekoppelt werden kann.For this purpose - as in 1 is shown - the analysis arrangement 3 from a bracket 6 held, which in turn via a further adjustment 8th computer-assisted in x- and y-direction and preferably in the z-direction can be moved. Of course, may also be on the bracket 6 be waived provided the scope of the analysis 3 itself is designed such that it directly with the adjustment 8th can be coupled.

Während des „Spotting”-Vorgangs wird der Träger 1 mit dem darauf befindlichen Präparat 2 über die Verstelleinrichtung 7 durch das Computersystem derart verstellt, dass das jeweils gewünschte Objekt bzw. die jeweils gewünschte Probe 15 gegenüber dem Laserstrahl einer Laserlichtquelle 9, beispielsweise eines UV-Stickstofflasers, ausgerichtet ist. Die Anordnung und Ausrichtung der Laserlichtquelle 9 gegenüber dem Träger 1 und dem Träger 4 ist in 1 lediglich beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich ist es bei entsprechender Anordnung und Ausrichtung der Laserlichtquelle 9 auch möglich, einen Transfer von unten nach oben oder in einer horizontalen oder diagonalen Richtung etc. durchzuführen. Von dem Computersystem wird die Verstelleinrichtung 8 derart angesteuert, dass der auf dem Träger 4 vorgesehene Bereich zur Erzeugung des gewünschten Messbereichs 16 des gewünschten Mikro-Arrays 5 ebenfalls gegenüber dem Laserstrahl der Laserlichtquelle 9 und demzufolge gegenüber der zu transferierenden Probe ausgerichtet ist. Anschließend wird von dem Computersystem automatisch die Laserlichtquelle 9 aktiviert und ein Laserschuss auf die gewünschte Probe gesetzt, woraufhin aufgrund des erfolgten Impulsübertrags die damit bestrahlte Probe 15 aus dem Präparat 2 gelöst, auf den Träger 4 übertragen wird und dort den gewünschten Messbereich 16 erzeugt. Aufgrund der durch die Laserbestrahlung hervorgerufenen Beschleunigung der Probe 15 ist ein hochpräziser Transfer möglich. Darüber hinaus ist die Auflösung des „Spotting”-Vorgangs im Prinzip lediglich durch den Durchmesser des Laserstrahls beschränkt, wobei der Laserstrahldurchmesser im Bereich von wenigen μm liegen und bei entsprechender Fokussierung des Laserstrahls auf wenige 100 nm reduziert werden kann, sowie durch die Positionierauflösung und Positioniergenauigkeit der Verstellelemente 7 und 8, so dass hochpräzise beispielsweise einzelne Zellen bzw. Zellbestandteile bzw. äußerst kleine Zellareale gespottet werden können.During the "spotting" process becomes the carrier 1 with the preparation on it 2 over the adjusting device 7 adjusted by the computer system such that the respectively desired object or the respective desired sample 15 opposite the laser beam of a laser light source 9 , For example, a UV nitrogen laser is aligned. The arrangement and orientation of the laser light source 9 opposite the carrier 1 and the carrier 4 is in 1 merely to be understood as an example. Of course, it is with appropriate arrangement and orientation of the laser light source 9 also possible to perform a transfer from bottom to top or in a horizontal or diagonal direction, etc. From the computer system is the adjustment 8th controlled so that the on the carrier 4 intended area for generating the desired measuring range 16 of the desired micro-array 5 also opposite the laser beam of the laser light source 9 and consequently aligned with the sample to be transferred. Subsequently, the computer system automatically becomes the laser light source 9 activated and set a laser shot to the desired sample, whereupon due to the carried out momentum transfer the thus irradiated sample 15 from the preparation 2 solved, on the carrier 4 is transferred and there the desired measuring range 16 generated. Due to the acceleration of the sample caused by the laser irradiation 15 is a high-precision transfer possible. In addition, the resolution of the "spotting" process is limited in principle only by the diameter of the laser beam, wherein the laser beam diameter in the range of a few microns and can be reduced with appropriate focusing of the laser beam to a few 100 nm, and by the positioning resolution and positioning accuracy the adjusting elements 7 and 8th so that high-precision, for example, individual cells or cell components or extremely small cell areas can be spotted.

Der zuvor beschriebene Vorgang wird für jede zuvor selektierte Probe 15 des Präparats 2 und für jeden entsprechend zugeordneten Messbereich 16 der einzelnen Mikro-Arrays 5 der Analyseanordnung 3 wiederholt, so dass schließlich alle selektierten Proben 15 nacheinander auf den Träger 4 der Analyseanordnung 3 vollautomatisch und computergestützt durch entsprechende Ansteuerung der Verstelleinrichtungen 7, 8 und der Laserlichtquelle 9 gespottet werden und dort die gewünschten Messbereiche 16 erzeugen.The procedure described above is for each previously selected sample 15 of the preparation 2 and for each correspondingly assigned measuring range 16 the individual micro-arrays 5 the analysis arrangement 3 repeated, so that finally all selected samples 15 one after the other on the carrier 4 the analysis arrangement 3 Fully automatic and computer-aided by appropriate control of the adjustment 7 . 8th and the laser light source 9 be spotted and there the desired measuring ranges 16 produce.

Es ist möglich, die einzelnen zu spottenden Proben bzw. Zellen vor dem Transfer aufzuschließen (beispielsweise in einem Lyse-Puffer). Es ist aber auch möglich, direkt, ohne vorherigen Aufschluss, eine oder mehrere Zellen oder Bestandteile davon in einem Zellverband (beispielsweise einem Gewebestück) oder in einer Zellkultur oder einzelne Regionen in einzelnen Zellen auszuwählen, mit dem beschriebenen Verfahren aus ihrer Umgebung zu lösen und auf den Träger 4 zu übertragen.It is possible to digest the individual samples or cells to be scoffed before transfer (for example in a lysis buffer). However, it is also possible to directly, without prior digestion, to select one or more cells or components thereof in a cell assembly (for example, a piece of tissue) or in a cell culture or individual regions in individual cells, with the described method from their environment to solve and on the carrier 4 transferred to.

Die Träger 4 bzw. die darauf ausgebildeten Messbereiche 16 der Mikro-Arrays 5 sind derart präpariert bzw. ausgestaltet, dass unmittelbar eine biologische, biochemische oder chemische Analyse der darauf aufgebrachten Proben 15 möglich ist. Dabei kann im Prinzip jedes beliebige Analyseverfahren angewendet werden. Hierbei kann es sich insbesondere um qualitative und/oder quantitative Analyseverfahren handeln, um die einzelnen Proben bezüglich ihrer Bestandteile, wie beispielsweise Nukleinsäuren, wie DNA oder RNA, oder Proteine zu untersuchen, wobei es sich bei den Proben beispielsweise sowohl um lebende als auch nicht lebende Zellen/Zellbestandteile handeln kann. Allgemein können die Analyseverfahren derart ausgestaltet sein, dass das Vorhandensein bzw. die absolute oder relative Menge (im Vergleich unterschiedlicher Proben) und/oder die Identität eines oder mehrerer bestimmter Analyten, wie beispielsweise Biopolymeren, insbesondere Polynukleotiden oder Polypeptiden, in der jeweils gespotteten Probe bestimmt werden kann. Derartige bioanalytische Verfahren bzw. Vorrichtungen sind allgemeiner Stand der Technik, so dass an dieser Stelle nicht weiter darauf eingegangen werden muss.The carriers 4 or the measuring ranges formed thereon 16 the micro-arrays 5 are prepared in such a way that immediately a biological, biochemical or chemical analysis of the samples applied thereon 15 is possible. In principle, any analysis method can be used. These may in particular be qualitative and / or quantitative analysis methods for examining the individual samples with respect to their constituents, such as, for example, nucleic acids, such as DNA or RNA, or proteins, the samples being, for example, both living and non-living Cells / cell components can act. In general, the analysis methods can be designed such that the presence or the absolute or relative amount (in comparison of different samples) and / or the identity of one or more particular analytes, such as biopolymers, in particular polynucleotides or polypeptides, determined in each spotted sample can be. Such bioanalytical methods or devices are generally state of the art, so that it is not necessary to discuss them further here.

Vorzugsweise handelt es sich bei der in 1 dargestellten Vorrichtung um eine Bioanalysevorrichtung, in welcher die in 1 dargestellte Anordnung zum computergestützten, Laser-induzierten Spotten in Form eines einzigen Geräts integriert ist.Preferably, the in 1 to a device for bioanalysis, in which the in 1 illustrated arrangement for computer-aided laser-induced spotting is integrated in the form of a single device.

Das zuvor beschriebene Laser-induzierte Spotten kann im Prinzip nicht nur auf das Spotten von biologischen Proben wie Zellen, wie vorangehend ausführlich beschrieben, angewendet werden, sondern es ist beispielsweise insbesondere auch geeignet, um aus einem Flüssigkeitsvorrat, beispielsweise einem Vorrat einer Reagenzlösung, kleinste Mengen dieser Reagenzlösung in oder auf diskrete, separate Messbereiche 16 auf einem Träger 4 oder auf vorher ausgewiesene Bereiche des Trägers 4 für diskrete, separate Messbereiche oder auf zuvor auf dem Träger 4 erzeugte diskrete Messbereiche durch Bestrahlen der entsprechenden Menge der Reagenzlösung mit einem Laserstrahl zu transferieren. Bei besagter Reagenzlösung kann es sich insbesondere um eine Analyt-spezifische Reagenzlösung mit darin enthaltenen biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es daher, aus einem Flüssigkeitsvorrat mit einer Analyt-spezifischen Reagenzlösung, d. h. darin enthaltenen biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselementen, kleinste Mengen dieser Reagenzlösung durch Energiebestrahlung, insbesondere durch Laserbestrahlung, in oder auf die Messbereiche 16 der Analyseanordnung 3 zu transferieren, um somit Mikro-Arrays mit Analyt-spezifischen Messbereichen (sogenannte ”Capture”-Arrays) auf der Analyseanordnung 3 herzustellen. Hierzu wird anstelle des in 1 dargestellten Probenmaterials 2 der entsprechende Flüssigkeitsvorrat mit dem Laserstrahl der Laserlichtquelle 9 bestrahlt, wobei die jeweils mit dem Laserstrahl bestrahlten Flüssigkeitströpfchen der Reagenzlösung transferiert werden. Die generelle Funktionsweise und der generelle Ablauf des „Spotting”-Verfahrens bleibt jedoch gleich, so dass auf die vorhergehenden Erläuterungen bezüglich der Übertragung beispielsweise biologischer Proben verwiesen werden kann. Bei den Reagenzlösungen kann es sich insbesondere um Analyt-spezifische Reagenzlösungen der in der eingangs beschriebenen Druckschrift EP 0 804 731 B1 offenbarten Art handeln.The laser-induced spotting described above can in principle not only be applied to the spotting of biological samples such as cells as described in detail above, but it is also particularly suitable, for example, from a liquid reservoir, for example a supply of a reagent solution, smallest amounts this reagent solution in or on discrete, separate measuring ranges 16 on a carrier 4 or on previously designated areas of the vehicle 4 for discrete, separate measuring ranges or on previously on the carrier 4 generated discrete measuring ranges by irradiating the appropriate amount of the reagent solution with a laser beam to transfer. In particular, said reagent solution may be an analyte-specific reagent solution with biological, biochemical or synthetic recognition elements contained therein. The method according to the invention therefore makes it possible, from a liquid supply with an analyte-specific reagent solution, ie contained therein biological, biochemical or synthetic recognition elements, smallest amounts of this reagent solution by energy irradiation, in particular by laser irradiation, in or on the measuring ranges 16 the analysis arrangement 3 to transfer micro-arrays with analyte-specific measuring ranges (so-called "capture" arrays) on the analysis device 3 manufacture. For this purpose, instead of the in 1 Sample material shown 2 the corresponding liquid supply with the laser beam of the laser light source 9 irradiated, wherein the respectively irradiated with the laser beam liquid droplets of the reagent solution are transferred. However, the general mode of operation and the general procedure of the "spotting" method remain the same, so that reference can be made to the preceding explanations regarding the transmission of, for example, biological samples. The reagent solutions may in particular be analyte-specific reagent solutions of the type described in the introduction EP 0 804 731 B1 disclosed type act.

Claims (26)

Verfahren zur Erzeugung einer Analyseanordnung (3) mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16), welche zum Nachweis mindestens eines Analyten in einem biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahren in mit den Messbereichen (16) in Kontakt zu bringenden Proben ausgestaltet ist, umfassend die Schritte a) Bereitstellen mindestens eines Trägers (4), b) Bereitstellen eines Vorrats einer Reagenzlösung, und c) berührungslose Übertragung mindestens einer bestimmten Menge der Reagenzlösung auf den Träger zur Erzeugung mindestens eines der Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16) oder auf einen vorher ausgewiesenen Bereich des Trägers (4) für den mindestens einen diskreten, separaten Messbereich (16) oder auf einen zuvor auf dem Träger (4) erzeugten diskreten Messbereich (16) durch Bestrahlen des Vorrats der Reagenzlösung mit einem elektromagnetischen Energiestrahl.Method for generating an analysis arrangement ( 3 ) with a multiplicity of discrete, separate measuring ranges ( 16 ), which are used to detect at least one analyte in a biological, biochemical or chemical detection method with the measuring ranges ( 16 ) in contact with samples, comprising the steps of a) providing at least one carrier ( 4 b) providing a supply of a reagent solution, and c) transferring at least a certain amount of the reagent solution to the carrier for generating at least one of the plurality of discrete, separate measurement areas (US Pat. 16 ) or to a previously designated area of the carrier ( 4 ) for the at least one discrete, separate measuring range ( 16 ) or on a previously on the support ( 4 ) generated discrete measuring range ( 16 ) by irradiating the stock of the reagent solution with an electromagnetic energy beam. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Energiestrahl ein Lichtstrahl ist.A method according to claim 1, characterized in that the electromagnetic energy beam is a light beam. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Energiestrahl ein Laserstrahl ist.A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the electromagnetic energy beam is a laser beam. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Übertragen der Menge der Reagenzlösung auf den Träger (4) zur Erzeugung des mindestens einen Messbereichs (16) ein Laserschuss auf die Probe gesetzt wird.A method according to claim 3, characterized in that for transferring the amount of the reagent solution to the carrier ( 4 ) for generating the at least one measuring range ( 16 ) a laser shot is placed on the sample. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bereiche des Trägers (4) zur Erzeugung von diskreten Messbereichen (16) ausgewählt werden, und dass anschließend mehrere Mengen der Reagenzlösung nacheinander mittels des elektromagnetischen Energiestrahls auf den Träger (4) zur Erzeugung der entsprechenden Messbereiche (16) übertragen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of regions of the carrier ( 4 ) for generating discrete measuring ranges ( 16 ) are selected, and then several quantities of the reagent solution successively by means of the electromagnetic energy beam to the carrier ( 4 ) for generating the corresponding measuring ranges ( 16 ) be transmitted. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Bereiche auf dem Träger (4) für die Messbereiche (16) sowie die anschließende Übertragung der Mengen der Reagenzlösung auf den Träger (4) zur Erzeugung der entsprechenden Messbereiche (16) computergestützt erfolgt.Method according to claim 5, characterized in that the selection of the areas on the support ( 4 ) for the measuring ranges ( 16 ) and the subsequent transfer of the amounts of reagent solution to the carrier ( 4 ) for generating the corresponding measuring ranges ( 16 ) computer-aided. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Mengen der Reagenzlösung auf den Träger (4) zur Erzeugung der entsprechenden Messbereiche (16) durch Herbeiführen entsprechender Relativbewegungen zwischen der Reagenzlösung und dem elektromagnetischen Energiestrahl einerseits sowie zwischen der Reagenzlösung und dem Träger (4) andererseits erfolgt.A method according to claim 5 or claim 6, characterized in that the transfer of the amounts of the reagent solution to the carrier ( 4 ) for generating the corresponding measuring ranges ( 16 ) by causing corresponding relative movements between the reagent solution and the electromagnetic energy beam on the one hand and between the reagent solution and the carrier ( 4 ) on the other hand. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messbereiche (16) in Form mindestens eines Mikro-Arrays (5) auf dem mindestens einen Träger (4) ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring ranges ( 16 ) in the form of at least one micro-array ( 5 ) on the at least one support ( 4 ) be formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Träger (4) starr ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one carrier ( 4 ) is rigid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Träger (4) elastisch ist.Method according to one of claims 1-8, characterized in that the at least one carrier ( 4 ) is elastic. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Träger (4) in Form einer Membran vorliegt.Method according to claim 10, characterized in that the at least one carrier ( 4 ) is in the form of a membrane. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Messbereichen (16) zugewandte Oberfläche des mindestens einen Trägers (4) glatt oder porös ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the measuring ranges ( 16 ) facing surface of the at least one carrier ( 4 ) is smooth or porous. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Träger (4) im Wesentlichen planar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one carrier ( 4 ) is substantially planar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des mindestens einen Trägers (4) bei der Wellenlänge eines im Nachweisschritt des biologischen, biochemischen oder chemischen Nachweisverfahrens eingestrahlten Anregungs- oder Messlichts im Wesentlichen optisch transparent ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the at least one carrier ( 4 ) is substantially optically transparent at the wavelength of an excitation or measurement light irradiated in the detection step of the biological, biochemical or chemical detection method. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des mindestens einen Trägers (4) ein Material aus der Gruppe umfasst, welche form-, spritz- oder fräsbare Kunststoffe, Metalle, Metalloxide und Silikate umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the at least one carrier ( 4 ) comprises a material from the group comprising molding, sprayable or millable plastics, metals, metal oxides and silicates. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) als ein planarer optischer Dünnschichtwellenleiter mit einer ersten mindestens bei einer Wellenlänge eines einzustrahlenden Anregungs- oder Messlichts im Wesentlichen optisch transparenten Schicht auf mindestens einer zweiten Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex als die erste Schicht ausgestaltet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier ( 4 ) is configured as a planar optical thin-film waveguide with a first at least at one wavelength of an excitation or measurement light to be irradiated substantially optically transparent layer on at least one second layer having a lower refractive index than the first layer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (4) eine Haftvermittlungsschicht aufgebracht ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the support ( 4 ) an adhesive layer is applied. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlungsschicht mindestens eine Verbindung umfasst, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Silane, funktionalisierte Silane, Epoxide, funktionalisierte geladene oder polare Polymere, selbstorganisierte funktionalisierte Mono- oder Mehrfachschichten, Thiole, Alkylphosphate, Alkylphosphonate und multifunktionelle Block-Copolymere.A method according to claim 17, characterized in that the primer layer comprises at least one compound selected from a group comprising silanes, functionalized silanes, epoxides, functionalized charged or polar polymers, self-assembled functionalized monolayers or multilayers, thiols, alkyl phosphates, alkyl phosphonates and multifunctional ones block copolymers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander mehrere Mengen der Reagenzlösung durch Bestrahlung mit dem elektromagnetischen Energiestrahl auf den Träger (4) zur Erzeugung unterschiedlicher Messbereiche (16) übertragen werden, wobei eine Abbildungsmatrix erstellt wird, in welcher festgehalten ist, welche Mengen der Reagenzlösung auf den Träger (4) zur Erzeugung welcher Messbereiche (16) zu übertragen sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that successively several quantities of the reagent solution by irradiation with the electromagnetic energy beam to the carrier ( 4 ) for generating different measuring ranges ( 16 ), wherein an imaging matrix is created, which records the quantities of the reagent solution on the carrier ( 4 ) for generating which measuring ranges ( 16 ) are to be transferred. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsmatrix für eine nachfolgende Verwendung gespeichert wird.A method according to claim 19, characterized in that the imaging matrix is stored for subsequent use. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren computergestützt automatisch durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is performed automatically computer-assisted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schritt b) bereitgestellte Reagenzlösung Analyt-spezifisch ist und auf dem Träger (4) zu immobilisierende Verbindungen als biologische, biochemische oder synthetische Erkennungselemente für den mindestens einen in den Proben nachzuweisenden Analyten enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reagent solution provided in step b) is analyte-specific and on the carrier ( 4 ) contains compounds to be immobilized as biological, biochemical or synthetic recognition elements for the at least one analyte to be detected in the samples. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen, biochemischen oder synthetischen Erkennungselemente ausgewählt sind aus einer Gruppe umfassend Nukleinsäuren, Nukleinsäure-Analoge, Antikörper, Aptamere, membrangebundene und isolierte Rezeptoren, deren Liganden, Antigene für Antikörper, durch chemische Synthese erzeugte Kavitäten zur Aufnahme molekularer Imprints, chemische Bindungsmoleküle und Erkennungssequenzen für „Protein-Tags”.A method according to claim 22, characterized in that the biological, biochemical or synthetic recognition elements are selected from a group comprising nucleic acids, nucleic acid analogues, antibodies, aptamers, membrane-bound and isolated receptors, their ligands, antigens for antibodies, cavities produced by chemical synthesis Recording of molecular imprints, chemical binding molecules and recognition sequences for "protein tags". Vorrichtung zur Erzeugung einer Analyseanordnung (3) mit einer Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16), welche zum Nachweis mindestens eines Analyten in einem biologischen, biochemischen oder. chemischen Nachweisverfahren in mit den Messbereichen (16) in Kontakt zu bringenden Proben (15) ausgestaltet ist, umfassend eine erste Anordnung (1) zum Aufnehmen eines Flüssigkeitsvorrats mit einer Reagenzlösung, eine zweite Anordnung (6) zum Aufnehmen mindestens eines Trägers (4) mit der Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16), eine Energiequelle (9) zum gezielten Bestrahlen der Reagenzlösung in dem Flüssigkeitsvorrat mit einem elektromagnetischen Energiestrahl, und Steuermittel (11) zur automatischen Steuerung der Bestrahlung der Reagenzlösung mit dem elektromagnetischen Energiestrahl der Energiequelle (9), um dadurch mindestens eine bestimmte Menge der Reagenzlösung von dem Flüssigkeitsvorrat berührungslos auf mindestens eine der Vielzahl von diskreten, separaten Messbereichen (16) des Trägers (4) oder auf einen vorher ausgewiesenen Bereich des Trägers (4) für den mindestens einen diskreten, separaten Messbereich (16) zu übertragen.Device for generating an analysis device ( 3 ) with a multiplicity of discrete, separate measuring ranges ( 16 ), which for detecting at least one analyte in a biological, biochemical or. chemical detection method in with the measuring ranges ( 16 ) to be contacted ( 15 ), comprising a first arrangement ( 1 ) for receiving a liquid reservoir with a reagent solution, a second arrangement ( 6 ) for receiving at least one carrier ( 4 ) with the multiplicity of discrete, separate measuring ranges ( 16 ), an energy source ( 9 for selectively irradiating the reagent solution in the liquid reservoir with an electromagnetic energy beam, and control means ( 11 ) for automatically controlling the irradiation of the reagent solution with the electromagnetic energy beam of the energy source ( 9 ), thereby at least a certain amount of the reagent solution from the liquid reservoir contactlessly on at least one of the plurality of discrete, separate measurement areas ( 16 ) of the carrier ( 4 ) or to a previously designated area of the carrier ( 4 ) for the at least one discrete, separate measuring range ( 16 ) transferred to. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass Verstellmittel (7, 8) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen der ersten Anordnung (1) und der Energiequelle (9) einerseits und der ersten Anordnung (1) und der zweiten Anordnung (6) andererseits vorgesehen sind.Apparatus according to claim 24, characterized in that adjusting means ( 7 . 8th ) for effecting a relative movement between the first arrangement ( 1 ) and the energy source ( 9 ) on the one hand and the first arrangement ( 1 ) and the second arrangement ( 6 ) are provided on the other hand. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (1) eine Laserlichtquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls als elektromagnetischer Energiestrahl ist.Device according to claim 24 or claim 25, characterized in that the energy source ( 1 ) is a laser light source for generating a laser beam as an electromagnetic energy beam.
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