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DE102024203913B3 - Coating for a cavity array for a microfluidic device in point-of-care diagnostics - Google Patents

Coating for a cavity array for a microfluidic device in point-of-care diagnostics Download PDF

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DE102024203913B3
DE102024203913B3 DE102024203913.6A DE102024203913A DE102024203913B3 DE 102024203913 B3 DE102024203913 B3 DE 102024203913B3 DE 102024203913 A DE102024203913 A DE 102024203913A DE 102024203913 B3 DE102024203913 B3 DE 102024203913B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
cavity
polymer matrix
reagents
cover layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102024203913.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Ulrich Hasenkox
Gabriele Kirschbaum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102024203913.6A priority Critical patent/DE102024203913B3/en
Priority to PCT/EP2025/059553 priority patent/WO2025223824A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung (10) für ein Kavitätenarray (110), wobei die Beschichtung (10) eine Polymermatrix (11) umfasst, wobei in der Polymermatrix (11) Reagenzien (13) eingebettet sind, insbesondere Reagenzien (13) für die Durchführung einer Nukleinsäureamplifikation, und wobei die Beschichtung (10) eine Deckschicht (12) umfasst, wobei die Deckschicht (12) ein bei Erwärmung wasserlösliches Polymer für eine Freisetzung der Reagenzien (13) aufweist, wobei die Deckschicht (12) auf die Polymermatrix (11) aufgebracht ist.

Figure DE102024203913B3_0000
The invention relates to a coating (10) for a cavity array (110), wherein the coating (10) comprises a polymer matrix (11), wherein reagents (13) are embedded in the polymer matrix (11), in particular reagents (13) for carrying out a nucleic acid amplification, and wherein the coating (10) comprises a cover layer (12), wherein the cover layer (12) has a polymer which is water-soluble when heated for releasing the reagents (13), wherein the cover layer (12) is applied to the polymer matrix (11).
Figure DE102024203913B3_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

In der molekularen Diagnostik können Erkrankungen auf Basis von Nukleinsäure-Biomarkern (DNA oder RNA) der Krankheitserreger nachgewiesen werden. Insbesondere bei der Patientenbehandlung kann ein zügiger Nachweis von Pathogenen über die bevorzugt einzusetzenden Behandlungsoptionen entscheiden. In diesem Fall fordert die klinische Routine zunehmend, so viele Pathogene wie möglich gleichzeitig zu detektieren bzw. abzufragen. In der Regel werden dabei Sonden-basierte Verfahren (qPCR, Microarray, CRISPR/Cas) oder auch Sequenzierungen (NGS) zur Detektion verwendet. Da die relevanten Biomarker/Targets oftmals nur in sehr geringen Mengen im genommenen Patientenmaterial vorkommen, erfolgt der Nachweis in der Regel während oder nach der Nukleinsäureamplifikation des zu untersuchenden Materials, insbesondere über (quantitative) Polymerase-Kettenreaktion ((q)PCR) oder isothermale Amplifikationsverfahren. Der Einsatz solcher Verfahren am Point-of-Care und als patientennahe Sofortdiagnostik kann mit dabei mikrofluidischen Systemen umgesetzt werden, wobei eine Patientenprobe in eine mikrofluidische Kartusche eingegeben und die Kartusche in einem Analysegerät für die Durchführung der Nukleinsäureamplifikation im Inneren der Kartusche angesteuert wird.In molecular diagnostics, diseases can be detected based on nucleic acid biomarkers (DNA or RNA) of the pathogens. Particularly in patient treatment, rapid detection of pathogens can determine the preferred treatment options. In this case, clinical routine increasingly requires the simultaneous detection and interrogation of as many pathogens as possible. Probe-based methods (qPCR, microarray, CRISPR/Cas) or sequencing (NGS) are typically used for detection. Since the relevant biomarkers/targets are often present only in very small quantities in the patient material taken, detection is usually carried out during or after nucleic acid amplification of the material to be examined, particularly using (quantitative) polymerase chain reaction ((q)PCR) or isothermal amplification methods. The use of such procedures at the point of care and as near-patient immediate diagnostics can be implemented using microfluidic systems, whereby a patient sample is inserted into a microfluidic cartridge and the cartridge is controlled in an analysis device to carry out nucleic acid amplification inside the cartridge.

Um mehrere potenzielle Pathogene gleichzeitig nachweisen oder ausschließen zu können, werden parallel eine Vielzahl von Targets abgefragt, welche für eine bestimmte Symptomatik in Frage kommen könnten, was den eindeutigen Nachweis jedes einzelnen Targets erfordert. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung verschiedener Detektionswellenlängen der in der qPCR verwendeten spezifischen Sonde erreicht werden, welche typischerweise auf wenige Targets beschränkt ist. Eine andere Möglichkeit, mehrere Targets gleichzeitig nachweisen zu können, ist das parallele Durchführen von Einzelnachweisen in mehreren Kavitäten eines Kavitätenarrays. Solch ein Verfahren benötigt das Vorlegen von Reagenzien in den entsprechenden Kavitäten, welche einen spezifischen Targetnachweis erlauben (zum Beispiel Oligonukleotide zur Verwendung als Primer oder Sonden). Beispielsweise beschreibt die Patentschrift EP 3 993 905 B1 eine mikrofluidische Kartusche mit einem solchen Kavitätenarray (dort als Kavitäten-Array oder Chip bezeichnet) mit in den Kavitäten vorgelagerten Reagenzien. Eine Herausforderung hierbei ist es zu gewährleisten, dass bei der Befüllung der Kavitäten mit der Probe die spezifischen Reagenzien innerhalb der einzelnen Kavitäten nicht aus diesen ausgetragen und in andere Kavitäten verschleppt werden, da in dieser Phase die Kavitäten über die Flüssigkeitsfront miteinander in Verbindung stehen. Dies würde den Targetnachweis deutlich erschweren, da die dafür benötigten Reagenzien nicht mehr ausreichend zur Verfügung stünden und kann auch zu einem falsch positiven Signal in einer anderen Kavität führen.In order to simultaneously detect or exclude multiple potential pathogens, a large number of targets are queried in parallel that could be responsible for a specific symptom, which requires the unambiguous detection of each individual target. This can be achieved, for example, by using different detection wavelengths of the specific probe used in qPCR, which is typically limited to a few targets. Another possibility for detecting multiple targets simultaneously is to perform individual detections in multiple wells of a well array in parallel. Such a method requires the presence of reagents in the corresponding wells that allow specific target detection (for example, oligonucleotides for use as primers or probes). For example, the patent specification EP 3 993 905 B1 a microfluidic cartridge with such a cavity array (referred to there as a cavity array or chip) with reagents stored in the cavities. One challenge here is to ensure that when the cavities are filled with the sample, the specific reagents within the individual cavities are not carried out and carried into other cavities, since during this phase the cavities are connected to each other via the liquid front. This would significantly complicate target detection, as the required reagents would no longer be available in sufficient quantities and could also lead to a false positive signal in another cavity.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Beschichtung für ein Kavitätenarray. Die Beschichtung umfasst eine Polymermatrix und eine Deckschicht. In der Polymermatrix sind Reagenzien eingebettet, insbesondere Reagenzien für die Durchführung einer Nukleinsäureamplifikation, beispielsweise Oligonukleotide, Primer und/oder Sonden. Die Deckschicht ist auf die Polymermatrix aufgebracht und weist ein bei Erwärmung wasserlösliches Polymer für eine Freisetzung der Reagenzien auf.Against this background, the invention relates to a coating for a cavity array. The coating comprises a polymer matrix and a cover layer. Reagents, in particular reagents for performing nucleic acid amplification, for example, oligonucleotides, primers, and/or probes, are embedded in the polymer matrix. The cover layer is applied to the polymer matrix and comprises a polymer that is water-soluble upon heating to release the reagents.

Ferner betrifft die Erfindung ein Kavitätenarray für eine mikrofluidische Vorrichtung sowie eine mikrofluidische Vorrichtung mit einem solchen Kavitätenarray, wobei zumindest eine Kavität, vorzugsweise mehrere Kavitäten eine solche Beschichtung aufweisen. Die mikrofluidische Vorrichtung kann insbesondere als mikrofluidische Kartusche zur Prozessierung mit einem Analysegerät ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Beschichten einer, vorzugsweise mehrerer Kavitäten eines Kavitätenarrays. Bei dem Kavitätenarray kann es sich insbesondere um ein Substrat, insbesondere ein Substrat umfassend oder bestehend aus Silizium, mit Ausnehmungen auf einer Seite als Kavitäten handeln. Die Kavitäten können dabei beispielsweise zumindest teilweise töpfchenförmig, zylinderförmig, wabenförmig, halbkugelig und/oder abgerundet ausgeformt sein. Andere Geometrien der Kavitäten mit seitlichen Aussparungen, beispielsweise ein oder mehreren Zacken sind ebenfalls möglich, wobei die Aussparungen vorzugsweise auch mit der Beschichtung befüllt und insbesondere durch die Deckschicht der Beschichtung abgedeckt sind. Beispielsweise kann die Öffnung in die jeweilige Kavität eine oder mehrere Zacken aufweisen. Solche Aussparungen unterstützen ein Befüllung der Kavitäten, da Flüssigkeit durch in Engstellen der Aussparungen wirkende Kapillarkräfte leichter in die Kavitäten eintreten und auch Luft durch beim Befüllen leichter entweichen kann. Zumindest einige der Kavitäten können ein Volumen zwischen 10 Picoliter (pl) bis 10 Mikroliter (µl), bevorzugt 10 Nanoliter (nl) bis 300 nl. aufweisen.The invention further relates to a cavity array for a microfluidic device and to a microfluidic device having such a cavity array, wherein at least one cavity, preferably a plurality of cavities, has such a coating. The microfluidic device can be designed in particular as a microfluidic cartridge for processing with an analytical device. The invention also relates to a method for coating one, preferably a plurality of cavities of a cavity array. The cavity array can in particular be a substrate, in particular a substrate comprising or consisting of silicon, with recesses on one side as cavities. The cavities can, for example, be at least partially pot-shaped, cylindrical, honeycomb-shaped, hemispherical, and/or rounded. Other geometries of the cavities with lateral recesses, for example one or more prongs, are also possible, wherein the recesses are preferably also filled with the coating and in particular covered by the cover layer of the coating. For example, the opening into the respective cavity can have one or more prongs. Such recesses facilitate filling of the cavities, as capillary forces acting in the narrow spaces of the recesses allow liquid to enter the cavities more easily, and air can also escape more easily during filling. At least some of the cavities can have a volume between 10 picoliters (pl) and 10 microliters (µl), preferably 10 nanoliters (nl) and 300 nl.

Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise das Risiko einer Verschleppung von in Kavitäten vorgelagerten spezifischen Reagenzien, insbesondere in andere Kavitäten, während einer Befüllung der Kavitäten (Befüllungsphase) mit einer zu prozessierenden oder analysierenden flüssigen Probe deutlich reduziert. Aufgrund des Einbetten der Reagenzien in eine Polymermatrix und anschließende Überschichtung mit einem erst bei höherer Temperatur löslichen Polymer kann die Freigabe dieser Reagenzien gezielt gesteuert werden, insbesondere erst bei Verwendung der Reagenzien für eine Prozessierungs- oder Nachweisreaktion, was vorteilhafterweise die Reaktionseffizienzen erhöht. Die Polymermatrix trägt insbesondere dazu bei, die eingebetteten Substanzen verzögert freizugeben und dadurch das Risiko der Verschleppung in andere Kavitäten zu verringern. Die Deckschicht verhindert die Verschleppung bis zu einer bestimmten Erwärmung, da sie bei moderaten Temperaturen, insbesondere einer Befülltemperatur zwischen beispielsweise 40 und 45 °C noch schwer löslich oder unlöslich ist. Insbesondere kann die Deckschicht erst nach Abschluss der Befüllungsphase und im Zuge einer über Erwärmung bewirkten Denaturierung von in den Kavitäten mit der Probe eingebrachten Nukleinsäuren, insbesondere im ersten Zyklus einer PCR oder als Vorbereitung für eine isothermale Amplifikation, aufgelöst werden, um für eine Amplifikation erforderliche Reagenzien, insbesondere Primer und Sonden, aus der Polymermatrix freizugeben. Damit ist rechtzeitig für die eigentliche Amplifikation eine gute Verfügbarkeit der spezifischen Reagenzien gegeben, während ein Austrag der Reagenzien in Nachbarkavitäten effektiv weitgehend verhindert wird. Ferner erlaubt die Erfindung, auf eine ansonsten übliche kovalente Bindung der Reagenzien auf die Oberfläche der Kavitäten zu verzichten und somit eine bessere Beweglichkeit der Reagenzien zu ermöglichen.The invention advantageously reduces the risk of carryover of specific reagents stored in cavities, in particular into other cavities, during filling of the cavities (filling phase) with a substance to be processed. The release of the reagents can be controlled specifically, particularly when the reagents are used for a processing or detection reaction, which advantageously increases reaction efficiency. The polymer matrix contributes in particular to a delayed release of the embedded substances and thus reduces the risk of carryover to other cavities. The cover layer prevents carryover up to a certain temperature, as it is still sparingly soluble or insoluble at moderate temperatures, particularly a filling temperature between 40 and 45 °C, for example. In particular, the cover layer can be dissolved only after completion of the filling phase and during a denaturation of nucleic acids introduced into the wells with the sample, particularly during the first cycle of a PCR or in preparation for isothermal amplification, in order to release reagents required for amplification, in particular primers and probes, from the polymer matrix. This ensures good availability of the specific reagents in time for the actual amplification, while effectively largely preventing the reagents from being leached into neighboring wells. Furthermore, the invention makes it possible to dispense with the otherwise usual covalent bonding of the reagents to the surface of the wells, thus enabling better mobility of the reagents.

Die Polymermatrix kann ein oder mehrere Polysaccharide, Polyamide, Polyacrylamide, und/oder Polyvinylalkohole umfassen oder aus diesen bestehen, zum Beispiel Dextran als Polysaccharide oder Poly(2-ethyl-2-oxazolin) als Polyamid.The polymer matrix may comprise or consist of one or more polysaccharides, polyamides, polyacrylamides, and/or polyvinyl alcohols, for example dextran as polysaccharides or poly(2-ethyl-2-oxazoline) as polyamide.

Die Polymermatrix kann insbesondere aus einer Polymerlösung gebildet sein, wobei die Polymerlösung Polyacrylamid mit einem molekularen Gewicht zwischen 10.000 und 1.000.000, vorzugsweise zwischen 40.000 und 150.000 umfasst. Gemäß besonderer Ausgestaltung umfasst die Polymerlösung kurzkettiges Polyacrylamid mit einem molekularen Gewicht kleiner als 50.000, vorzugsweise zwischen 10.000-40.000 und/oder mittel- oder langkettiges Polyacrylamid mit einem molekularen Gewicht größer 100.000, vorzugsweise zwischen 100.000 und 1.000.000, umfasst. Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis zwischen den kurzkettigen und den mittel- oder langkettigen Polymeren zwischen 8:1 und 12:1, bevorzugt bei 10:1 Bevorzugt übersteigt die Konzentration des Polyacrylamids nicht 1,0, ganz bevorzugt nicht 0,4 Gewichts% in destilliertem Wasser, um eine ausreichende Dispensierbarkeit der Polymerlösung zu bewahren. Wenn die einzubettenden Reagenzien Oligonukleotide, insbesondere Primer, umfassen, können die Polyacrylamide vorteilhafterweise über die Amidgruppe Wasserstoffbrücken mit den Oligonukleotiden bilden und damit eine Freisetzung wirksam verzögern. Zur Stabilisierung der Oligonukleotide kann der Polymerlösung Trehalose zugesetzt werden.The polymer matrix can in particular be formed from a polymer solution, wherein the polymer solution comprises polyacrylamide with a molecular weight between 10,000 and 1,000,000, preferably between 40,000 and 150,000. According to a particular embodiment, the polymer solution comprises short-chain polyacrylamide with a molecular weight of less than 50,000, preferably between 10,000 and 40,000, and/or medium- or long-chain polyacrylamide with a molecular weight greater than 100,000, preferably between 100,000 and 1,000,000. The weight ratio between the short-chain and the medium- or long-chain polymers is preferably between 8:1 and 12:1, more preferably 10:1. The concentration of the polyacrylamide preferably does not exceed 1.0, most preferably not more than 0.4% by weight in distilled water to maintain sufficient dispensability of the polymer solution. If the reagents to be embedded comprise oligonucleotides, in particular primers, the polyacrylamides can advantageously form hydrogen bonds with the oligonucleotides via the amide group, thus effectively delaying release. Trehalose can be added to the polymer solution to stabilize the oligonucleotides.

Die Deckschicht umfasst vorzugsweise ein bei Erwärmung wasserlösliches Polymer, insbesondere Polysaccharid und/oder Polyacrylamid, oder besteht aus diesem. Durch die temperaturabhängige Löslichkeit kann, wie oben geschrieben, die schützende Wirkung der Deckschicht zu einem gewünschten Zeitpunkt gezielt aufgehoben werden. Beispielsweise umfasst oder besteht die Deckschicht aus Agarose, insbesondere Agarose mit einem Schmelzpunkt geringer als 55°C, welche auch als low melt-Agarose bezeichnet wird.The cover layer preferably comprises or consists of a polymer that is water-soluble upon heating, in particular polysaccharide and/or polyacrylamide. Due to the temperature-dependent solubility, as described above, the protective effect of the cover layer can be selectively removed at a desired time. For example, the cover layer comprises or consists of agarose, in particular agarose with a melting point below 55°C, which is also referred to as low-melt agarose.

Der Deckschicht kann eine weitere Substanz zugesetzt werden, welche die Befüllung der zumindest einen Kavität in der Befüllphase mit der zu untersuchenden Probenflüssigkeit verbessert und sicherstellt, beispielsweise ein Tensid. Damit kann eine Hydrophobität des Polysaccharids, insbesondere der Agarose, zumindest teilweise ausgeglichen und die Befüllbarkeit für eine später zugegebene wässrige Probenflüssigkeit verbessert werden..A further substance can be added to the cover layer to improve and ensure the filling of at least one cavity with the sample liquid to be analyzed during the filling phase, for example, a surfactant. This can at least partially compensate for the hydrophobicity of the polysaccharide, particularly the agarose, and improve the fillability for a later-added aqueous sample liquid.

Das Verfahren zum Beschichten einer, vorzugsweise mehrerer Kavitäten eines Kavitätenarrays, kann die folgenden Schritte umfassen:

  1. i. Befüllen, insbesondere kontaktloses Dispensen, zum Beispiel Spotten oder Drucken, der zumindest einen Kavität mit einer Polymermatrix und mit Reagenzien, um in der zumindest einen Kavität die Polymermatrix mit den darin eingebetteten Reagenzien auszubilden
  2. ii. Befüllen, insbesondere kontaktloses Dispensen zum Beispiel Spotten oder Drucken , der zumindest einen Kavität mit einer Deckschicht, wobei die Deckschicht ein bei Erwärmung wasserlösliches Polymer für eine Freisetzung der Reagenzien aus der Polymermatrix umfasst.
The method for coating one, preferably several, cavities of a cavity array may comprise the following steps:
  1. i. Filling, in particular contactless dispensing, for example spotting or printing, the at least one cavity with a polymer matrix and with reagents in order to form the polymer matrix with the reagents embedded therein in the at least one cavity
  2. ii. Filling, in particular contactless dispensing, for example spotting or printing, of at least one cavity with a cover layer, wherein the cover layer comprises a polymer which is water-soluble when heated for releasing the reagents from the polymer matrix.

Vor dem Befüllen können die einzubettenden Reagenzien in der Polymermatrix gelöst werden.Before filling, the reagents to be embedded can be dissolved in the polymer matrix.

Vor dem Befüllen kann die zumindest eine Kavität zumindest teilweise oder bereichsweise hydrophilisiert werden, beispielsweise über ein kontaktloses Dispensen, zum Beispiel Spotten oder Drucken mit einem Tensid und/oder einer Trehalose.Before filling, the at least one cavity can be hydrophilized at least partially or in regions, for example by contactless dispensing, for example spotting or printing with a surfactant and/or a trehalose.

Nach dem Befüllen der Kavität mit der Lösung umfassend die Polymermatrix mit den darin eingebetteten Reagenzien wird diese Lösung vorzugsweise getrocknet, bevor die Befüllung mit der Deckschicht beginnt. Das Trocknen kann beispielsweise durch Abwarten einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise 15 Minuten, bei Raumtemperatur, zum Beispiel bei 20 °C, erfolgen. Alternativ können die Kavität oder das Kavitätenarray für die Trocknung erwärmt werden, beispielsweise auf 40 °C.After filling the cavity with the solution comprising the polymer matrix with the reagents embedded therein, this solution is preferably dried before filling with the The top layer begins to dry. Drying can be achieved, for example, by waiting for a specified time, for example, 15 minutes, at room temperature, for example, 20 °C. Alternatively, the cavity or cavity array can be heated for drying, for example, to 40 °C.

Das Befüllen mit der Deckschicht kann ein mehrfaches Befüllen, insbesondere Spotten mit dem Polymer umfassen.Filling with the cover layer may involve multiple filling, in particular spotting with the polymer.

Wenn die Kavitäten seitlichen Aussparungen, wie oben beschrieben, aufweisen, werden diese Aussparungen vorzugsweise ebenfalls befüllt und damit beschichtet.If the cavities have lateral recesses, as described above, these recesses are preferably also filled and coated.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.Embodiments of the invention are schematically illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. The same reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, and a repeated description of the elements is omitted.

Es zeigen

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kavitätenarrays,
  • 2a-c schematische Momentaufnahmen zu einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren und der erfindungsgemäßen Beschichtung sowie
  • 3 ein Flussdiagramm zu dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren.
It shows
  • 1 an embodiment of a microfluidic device according to the invention with an embodiment of a cavity array according to the invention,
  • 2a -c schematic snapshots of an embodiment of the coating method according to the invention and the coating according to the invention and
  • 3 a flow chart for the embodiment of the coating method according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung als mikrofluidische Kartusche 100, welches ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kavitätenarrays 110 mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beschichtung 10 aufweist. Die mikrofluidische Kartusche 100 kann beispielsweise auf einer in der Patentschrift EP 3 993 905 B1 offenbarten mikrofluidische Kartusche basieren. Die mikrofluidische Vorrichtung, insbesondere die mikrofluidische Kartusche 100 kann Teil eines mikrofluidischen Systems für die Molekulardiagnostik, insbesondere zum Nachweis von Krankheitserregern sein. Dazu kann das System ein Analysegerät zur Aufnahme und Prozessierung der Kartusche umfassen, wie beispielsweise in den Dokumenten DE 10 2016 222 075 A1 und DE 10 2016 222 072 A1 beschrieben. 1 shows an embodiment of a microfluidic device according to the invention as a microfluidic cartridge 100, which has an embodiment of the cavity array 110 according to the invention with an embodiment of the coating 10 according to the invention. The microfluidic cartridge 100 can, for example, be based on a coating described in the patent specification EP 3 993 905 B1 The microfluidic device, in particular the microfluidic cartridge 100, can be part of a microfluidic system for molecular diagnostics, in particular for the detection of pathogens. For this purpose, the system can comprise an analysis device for receiving and processing the cartridge, as described, for example, in the documents DE 10 2016 222 075 A1 and DE 10 2016 222 072 A1 described.

Eine biologische Probe, beispielsweise ein Abstrich, Sputum oder Blut kann in eine Aufnahmekammer 101 der Kartusche 100 aufgenommen und in eine Aufbereitungskammer 102 weitergeleitet werden. In der Aufbereitungskammer 102 können in der Probe enthaltene Nukleinsäuren aufgereinigt werden, beispielsweise durch Bindung der Nukleinsäuren an einen Filter (nicht dargestellt) und anschließendem Entfernen von Probenresten durch einen in der Kartusche, beispielsweise in einer Reagenzienkammer 104, vorgelagerten Waschpuffer, welcher durch die Aufbereitungskammer 102 in eine Abfallkammer 105 geleitet wird. Wenn sich die Nukleinsäuren noch in Zellen in der Probe befinden, kann das Zellen für die Freisetzung der Nukleinsäuren lysiert werden, beispielsweise durch Vermischen der Probe mit einem in einer weiteren Reagenzienkammer 103 vorgelagerten Lysepuffer vor der Aufreinigung. Bei dem Lysepuffer kann es sich auch um einen kombinierten Lyse- und Bindepuffer handeln, welcher neben der Lyse auch günstige chemische Bedingungen für eine Bindung der Nukleinsäuren an den Filter einstellt. Nach der Aufreinigung können die Nukleinsäuren, beispielsweise mit Hilfe eines Eluatmediums, wieder vom Filter gelöst und die Amplifikationskammer 106 befördert werden, in welcher sich das Kavitätenarray 110, beispielsweise in Form eines Siliziumsubstrats, befindet (in 1 von oben schematisch dargestellt). Das Kavitätenarray 110 umfasst mehrere Kavitäten 111 - in 1 sind beispielhaft 16 Kavitäten 111 mit kreisrunden Begrenzungen dargestellt - in welchen die Amplifikationsreaktionen, beispielsweise jeweils eine PCR, parallel ablaufen können. Beispielsweise sind die Kavitäten 111 als töpfchenförmige, halbkugelige oder zylinderförmige Ausnehmungen in der Oberseite des Siliziumsubstrat ausgebildet und weisen zum Beispiel ein Volumen zwischen 2 und 80 Nanoliter (nl) auf. In den Kavitäten 111 können für die PCR und die optische Lumineszenzauslese erforderliche Reagenzien insbesondere (gefrier)getrocknet vorgelagert sein, beispielsweise Polymerasen, Nukleotide oder optische Sonden. Zumindest eine, vorzugsweise mehrere oder alle Kavitäten 111 weisen eine erfindungsgemäße Beschichtung auf, in welcher zumindest ein Teil dieser Reagenzien 13 enthalten sind. Insbesondere kann die Beschichtung abhängig von der Kavität unterschiedliche Primer und/oder Sonden für die jeweilig zu amplifizierenden Nukleinsäureabschnitte enthalten.A biological sample, such as a smear, sputum, or blood, can be collected in a receiving chamber 101 of the cartridge 100 and passed on to a processing chamber 102. In the processing chamber 102, nucleic acids contained in the sample can be purified, for example by binding the nucleic acids to a filter (not shown) and subsequently removing sample residues using a wash buffer stored upstream in the cartridge, for example in a reagent chamber 104, which is passed through the processing chamber 102 into a waste chamber 105. If the nucleic acids are still present in cells in the sample, the cells can be lysed to release the nucleic acids, for example by mixing the sample with a lysis buffer stored upstream in another reagent chamber 103 before purification. The lysis buffer can also be a combined lysis and binding buffer, which, in addition to lysis, also creates favorable chemical conditions for binding of the nucleic acids to the filter. After purification, the nucleic acids can be detached from the filter, for example, using an eluate medium, and transported to the amplification chamber 106, in which the cavity array 110, for example in the form of a silicon substrate, is located (in 1 shown schematically from above). The cavity array 110 comprises several cavities 111 - in 1 16 cavities 111 with circular boundaries are shown, by way of example, in which the amplification reactions, for example a PCR each, can proceed in parallel. For example, the cavities 111 are formed as pot-shaped, hemispherical, or cylindrical recesses in the upper side of the silicon substrate and have, for example, a volume between 2 and 80 nanoliters (nl). Reagents required for the PCR and the optical luminescence readout can be stored in the cavities 111, in particular in (freeze-)dried form, for example polymerases, nucleotides, or optical probes. At least one, preferably several, or all of the cavities 111 have a coating according to the invention, in which at least some of these reagents 13 are contained. In particular, the coating can contain different primers and/or probes for the respective nucleic acid segments to be amplified, depending on the cavity.

Die 2a, 2b und 2c zeigen eine einzelne Kavität 111 des Kavitätenarrays 110 im Querschnitt und skizzieren drei Momentaufnahmen zu einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens 500 in dieser Kavität 111. 3 zeigt die Schritte dieses Beschichtungsverfahrens 500 als Flussdiagramm 500.The 2a , 2b and 2c show a single cavity 111 of the cavity array 110 in cross section and outline three snapshots of an embodiment of the coating method 500 according to the invention in this cavity 111. 3 shows the steps of this coating process 500 as a flow chart 500.

In einem ersten Schritt 501 des Verfahrens 500 können die Reagenzien 13, die in die Beschichtung aufgenommen werden sollen, insbesondere Primer (Oligonukleotide) und Sonden für erregerspezifische Nachweise, in einer wässrigen Polymermatrix gelöst werden. Die Polymermatrix kann dabei Polysaccharide, zum Beispiel Dextran beispielsweise mit einer Konzentration von mehr als 2 Gewichts-% gelöst, Polyamide, zum Bespiel Poly(2-ethyl-2-oxazolin) , Polyacrylamide, oder Polyalkoholen, insbesondere Polyvinylalkohole, aufweisen. Bevor in einem dritten Schritt 503, wie in 2b gezeigt, das Gemisch 11 aus Polymermatrix und darin aufzunehmenden Reagenzien 13 in die Kavität 111 eingebracht wird, kann die Kavität 111 in einem zweiten Schritt 502 des Verfahrens 500 zumindest teilweise hydrophilisiert werden, zum Beispiel über ein Spotten eines Tensids oder einer Trehalose, beispielsweise wässrigem Tween® 20 mit einem Anteil von 0,01 bis 0,1 Gewichts-% oder einer 1,5 %ige Trehaloselösung. Wie in 2a angedeutet, kann das Hydrophilisieren über Dispensen oder Spotten mit Tropfen 9 im Picoliter-Bereich, beispielsweise 300 bis 400 Picoliter pro Tropfen, aus einem handelsüblichen Dispensor 200, wie zum Beispiel den sciFLEXARRAYER S12 der SCIENION GmbH, und alternativ auch vor dem ersten Schritt 501 erfolgen. Aufgrund der Befüllbarkeit der Kavitäten 111 im Nanoliter-Regime sind bestimmte Polymere als Polymermatrix und bestimmte Konzentrationen der Polymermaxtrixlösung vorteilhaft. Beispielsweise hat die Kavität 111 ein Volumen zwischen 2 und 80 Nanoliter (nLl), sodass zum Beispiel zwischen 2 und 80 Nanoliter (nLl)an Polymermatrixlösung in die Kavität 111 eingebracht werden. Beispielsweise kann die Polymermatrixlösung Polyacrylamide mit einem molekularen Gewicht zwischen 10.000 und 1.000.000, vorzugsweise zwischen 40.000 und 150.000 umfassen, deren Konzentration 0,4 Gewichts-%in destilliertem Wasser für ausreichend Dispensierbarkeit nicht übersteigt. Die Polyacrylamide können über die Amidgruppe Wasserstoffbrücken mit den Oligonukleotiden bilden und damit deren Freisetzung bei einer Lösung mit einer wässrigen Lösung verzögern. Zur Stabilisierung der Primer kann der Lösung Trehalose, beispielsweise ca. 1 Gewichts-% Trehalose, zugesetzt werden.In a first step 501 of the method 500, the reagents 13 to be incorporated into the coating, in particular primers (oligonucleotides) and probes for pathogen-specific detection, can be dissolved in an aqueous polymer matrix. The polymer matrix can comprise polysaccharides, for example dextran, dissolved for example at a concentration of more than 2% by weight, polyamides, for example poly(2-ethyl-2-oxazoline), polyacrylamides, or polyalcohols, in particular polyvinyl alcohols. Before in a third step 503, as in 2b shown, the mixture 11 of polymer matrix and reagents 13 to be accommodated therein is introduced into the cavity 111, the cavity 111 can be at least partially hydrophilized in a second step 502 of the method 500, for example by spotting a surfactant or a trehalose, for example aqueous Tween® 20 with a proportion of 0.01 to 0.1% by weight or a 1.5% trehalose solution. As in 2a As indicated, hydrophilization can be performed by dispensing or spotting drops 9 in the picoliter range, for example, 300 to 400 picoliters per drop, from a commercially available dispenser 200, such as the sciFLEXARRAYER S12 from SCIENION GmbH, and alternatively also before the first step 501. Due to the fillability of the cavities 111 in the nanoliter regime, certain polymers as the polymer matrix and certain concentrations of the polymer matrix solution are advantageous. For example, cavity 111 has a volume between 2 and 80 nanoliters (nLl), so that, for example, between 2 and 80 nanoliters (nLl) of polymer matrix solution are introduced into cavity 111. For example, the polymer matrix solution can comprise polyacrylamides with a molecular weight between 10,000 and 1,000,000, preferably between 40,000 and 150,000, whose concentration does not exceed 0.4% by weight in distilled water for sufficient dispensability. The polyacrylamides can form hydrogen bonds with the oligonucleotides via the amide group, thus delaying their release when dissolved in an aqueous solution. To stabilize the primers, trehalose, for example, approximately 1% by weight, can be added to the solution.

Wie in 2c dargestellt, wird in einem vierten Schritt 504, vorzugsweise nach einer Eintrocknung des in der Kavität 111 befindlichen Gemischs 11 aus Polymermatrix und Reagenzien 13 über Erwärmung auf 40 °C, eine schützende Deckschicht 12 in die Kavität 111 und auf die eingebrachte Polymermatrix 11 samt darin eingebetteter Reagenzien (13) gebracht, insbesondere gespottet. Als Deckschicht kann dabei ein wasserlösliches Polysaccharid verwendet werden, welches sich bei einer Erwärmung auf oberhalb einer bestimmten Temperatur löst. Zum Beispiel kann sogenannte low melt-Agarose mit einem Schmelzpunkt kleiner als 55 °C beispielsweise in einer Konzentrationen bis 0,4 Gewichts-% verwendet werden. Dieser Lösung kann eine geringe Menge Tensid zugesetzt werden, um die Befüllung der Kavität 111 zu erleichtern, zum Beispiel Tween® 20 mit einem Anteil von 0,1 Gewichts-%. Statt einer Agarose kann auch, vorzugsweise wiederholt, ein anderes Polysaccharid oder ein Polyacrylamid als Deckschicht 12 eingebracht, insbesondere gespottet werden. Bei dem obengenannten beispielhaften Volumen der Kavität 111 können zum zwischen 2 und 80 Nanoliter (nLI) an Deckschichtvolumen in die Kavität 111 eingebracht werden.As in 2c As shown, in a fourth step 504, preferably after the mixture 11 of polymer matrix and reagents 13 located in the cavity 111 has been dried by heating to 40°C, a protective cover layer 12 is introduced, in particular spotted, into the cavity 111 and onto the introduced polymer matrix 11 together with the reagents (13) embedded therein. A water-soluble polysaccharide which dissolves when heated above a certain temperature can be used as the cover layer. For example, so-called low-melt agarose with a melting point below 55°C can be used, for example in a concentration of up to 0.4% by weight. A small amount of surfactant can be added to this solution to facilitate filling the cavity 111, for example Tween® 20 in a proportion of 0.1% by weight. Instead of agarose, another polysaccharide or a polyacrylamide can also be introduced, in particular spotted, as the cover layer 12, preferably repeatedly. With the above-mentioned exemplary volume of the cavity 111, between 2 and 80 nanoliters (nLI) of cover layer volume can be introduced into the cavity 111.

Wie bereits oben ausgeführt, hat die Deckschicht 12 den Vorteil, dass bei einer Befüllung der Kavität 111 unterhalb der Schmelztemperatur des Materials der Deckschicht, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 40 und 45 °C im Falle der low-melt-Agarose, noch keine Auflösung der Beschichtung 10 erfolgt, während bei Erwärmung auf Temperaturen oberhalb von 50 bis 60 °C, beispielsweise oberhalb von 52 °C im Falle der low-melt-Agarose, insbesondere im Denaturierungsschritt des ersten Zyklus einer PCR, welche üblicherweise einer Erwärmung auf über 90 °C mit sich bringt, die Deckschicht 12 aufgelöst und die Reagenzien 13 aus der Polymermatrix 11 vorzugsweise verzögert freigegeben werden.As already explained above, the cover layer 12 has the advantage that when the cavity 111 is filled below the melting temperature of the material of the cover layer, for example at a temperature between 40 and 45 °C in the case of low-melt agarose, the coating 10 does not dissolve, whereas when heated to temperatures above 50 to 60 °C, for example above 52 °C in the case of low-melt agarose, in particular in the denaturation step of the first cycle of a PCR, which usually entails heating to above 90 °C, the cover layer 12 dissolves and the reagents 13 are released from the polymer matrix 11, preferably with a delay.

Claims (16)

Beschichtung (10) für ein Kavitätenarray (110), wobei die Beschichtung (10) eine Polymermatrix (11) umfasst, wobei in der Polymermatrix (11) Reagenzien (13) eingebettet sind, insbesondere Reagenzien (13) für die Durchführung einer Nukleinsäureamplifikation, und wobei die Beschichtung (10) eine Deckschicht (12) umfasst, wobei die Deckschicht (12) ein bei Erwärmung wasserlösliches Polymer für eine Freisetzung der Reagenzien (13) aufweist, wobei die Deckschicht (12) auf die Polymermatrix (11) aufgebracht ist.Coating (10) for a cavity array (110), wherein the coating (10) comprises a polymer matrix (11), wherein reagents (13) are embedded in the polymer matrix (11), in particular reagents (13) for carrying out a nucleic acid amplification, and wherein the coating (10) comprises a cover layer (12), wherein the cover layer (12) has a polymer that is water-soluble when heated for releasing the reagents (13), wherein the cover layer (12) is applied to the polymer matrix (11). Beschichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Reagenzien (13) Oligonukleotide umfassen, insbesondere Primer für eine Nukleinsäureamplifikation.Coating (10) according to Claim 1 , wherein the reagents (13) comprise oligonucleotides, in particular primers for nucleic acid amplification. Beschichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polymermatrix (11) ein oder mehrere Polysaccharide, Polyamide, Polyacrylamide und/oder Polyvinylalkohole umfasst.Coating (10) according to Claim 1 or 2 , wherein the polymer matrix (11) comprises one or more polysaccharides, polyamides, polyacrylamides and/or polyvinyl alcohols. Beschichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polymermatrix (11) aus einer Polymerlösung gebildet ist, wobei die Polymerlösung Polyacrylamide mit einem molekularen Gewicht zwischen 10.000 - 1.000.000, vorzugsweise zwischen 40.000 und 150.000 umfasst.Coating (10) according to one of the preceding claims, wherein the polymer matrix (11) is formed from a polymer solution, wherein the polymer solution comprises polyacrylamides having a molecular Weight between 10,000 - 1,000,000, preferably between 40,000 and 150,000. Beschichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Polymermatrix (11), insbesondere der Polymerlösung zur Ausbildung der Polymermatrix (11) Trehalose zugesetzt ist, insbesondere für eine Stabilisierung von Oligonukleotiden in den einzubettenden Reagenzien (13).Coating (10) according to one of the preceding claims, wherein trehalose is added to the polymer matrix (11), in particular to the polymer solution for forming the polymer matrix (11), in particular for stabilizing oligonucleotides in the reagents (13) to be embedded. Beschichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer ein oder mehrere Polysaccharide, beispielsweise Agarose, und/oder ein oder mehrere Polyacrylamide umfasst.Coating (10) according to one of the preceding claims, wherein the polymer comprises one or more polysaccharides, for example agarose, and/or one or more polyacrylamides. Beschichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die Deckschicht (12) Agarose mit einem Schmelzpunkt geringer als 55°C umfasst.Coating (10) according to Claim 6 , wherein the cover layer (12) comprises agarose having a melting point lower than 55°C. Beschichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Deckschicht (12) eine Substanz, insbesondere ein Tensid, für eine leichtere Befüllung der zumindest einen Kavität zugesetzt ist.Coating (10) according to one of the preceding claims, wherein a substance, in particular a surfactant, is added to the cover layer (12) for easier filling of the at least one cavity. Kavitätenarray (110) für eine mikrofluidische Vorrichtung (100), wobei zumindest eine Kavität eine Beschichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.Cavity array (110) for a microfluidic device (100), wherein at least one cavity has a coating (10) according to one of the preceding claims. Kavitätenarray (110) nach Anspruch 9, wobei die Polymermatrix (11) in der zumindest einen Kavität vollständig mit der Deckschicht (12) bedeckt ist.Cavity array (110) according to Claim 9 , wherein the polymer matrix (11) in the at least one cavity is completely covered with the cover layer (12). Mikrofluidische Vorrichtung (100), insbesondere mikrofluidische Kartusche zur Prozessierung mit einem Analysegerät, beispielsweise zum Nachweis von Krankheitserregern, umfassend ein Kavitätenarray (110) nach einem der Ansprüche 9 oder 10.Microfluidic device (100), in particular a microfluidic cartridge for processing with an analysis device, for example for detecting pathogens, comprising a cavity array (110) according to one of the Claims 9 or 10 . Verfahren (500) zum Beschichten einer, vorzugsweise mehrerer Kavitäten eines Kavitätenarrays (110), umfassend die Schritte: • Befüllen (503) der zumindest einen Kavität mit einer Polymermatrix (11) und mit Reagenzien (13), um in der zumindest einen Kavität die Polymermatrix (11) mit den darin eingebetteten Reagenzien (13) auszubilden • Befüllen (504), der zumindest einen Kavität mit einer Deckschicht (12), wobei die Deckschicht (12) ein bei Erwärmung wasserlösliches Polymer für eine Freisetzung der Reagenzien (13) aus der Polymermatrix (11) umfasst.A method (500) for coating one, preferably multiple, cavities of a cavity array (110), comprising the steps of: • Filling (503) the at least one cavity with a polymer matrix (11) and with reagents (13) in order to form the polymer matrix (11) with the reagents (13) embedded therein in the at least one cavity. • Filling (504) the at least one cavity with a cover layer (12), wherein the cover layer (12) comprises a polymer that is water-soluble upon heating for releasing the reagents (13) from the polymer matrix (11). Verfahren (500) nach Anspruch 12, wobei die Reagenzien (13) in der Polymermatrix (11) gelöst werden, bevor die zumindest eine Kavität mit der Polymermatrix (11) befüllt wird.Procedure (500) according to Claim 12 , wherein the reagents (13) are dissolved in the polymer matrix (11) before the at least one cavity is filled with the polymer matrix (11). Verfahren (500) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die zumindest eine Kavität zumindest teilweise oder bereichsweise hydrophilisiert wird, beispielsweise über ein Spotting mit einem Tensid und/oder einer Trehalose, bevor das Befüllen erfolgt.Procedure (500) according to Claim 12 or 13 , wherein the at least one cavity is at least partially or regionally hydrophilized, for example by spotting with a surfactant and/or a trehalose, before filling takes place. Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Befüllen mit der Deckschicht (12) ein mehrfaches Befüllen, insbesondere Spotten, mit dem Polymer umfasst.Method (500) according to one of the Claims 12 until 14 , wherein the filling with the cover layer (12) comprises multiple filling, in particular spotting, with the polymer. Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der die Deckschicht (12) ein Tensid für eine leichtere Befüllung der Kavitäten zugesetzt wird.Method (500) according to one of the Claims 12 until 15 , wherein a surfactant is added to the cover layer (12) to facilitate filling of the cavities.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996000301A1 (en) * 1994-06-24 1996-01-04 The University Of Houston Encapsulated pcr reagents

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016222072A1 (en) 2016-11-10 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Apparatus and method for tilted processing of microfluidic cartridges
DE102016222075A1 (en) 2016-11-10 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Processing system and method for processing a microfluidic cartridge with a processing unit
WO2018132610A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 Cellular Research, Inc. Hydrophilic coating of fluidic channels
NL2019044B1 (en) * 2017-05-11 2018-11-15 Illumina Inc Protective surface coatings for flow cells
DE102019209746A1 (en) 2019-07-03 2021-01-07 Robert Bosch Gmbh Microfluidic device for processing and aliquoting a sample liquid, method and control device for operating a microfluidic device and microfluidic system for performing an analysis of a sample liquid
CN113680406B (en) * 2021-08-26 2022-04-15 清华大学 Multi-index detection method for micro-fluidic chip

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996000301A1 (en) * 1994-06-24 1996-01-04 The University Of Houston Encapsulated pcr reagents

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN, [u.a.]: An integrated, self-contained microfluidic cassette for isolation, amplification, and detection of nucleic acids. Biomed. Microdevices (2010) 12 (4) 705-19 *
SONG, J. [u.a.]: A Multifunctional Reactor with Dry-Stored Reagents for Enzymatic Amplification of Nucleic Acids. Anal. Chem. (2018) 90 (2) 1209-1216, Druckseiten 1-16 *

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