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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Analyse von zumindest einem Analyten, die ein Behältnis und
einen Biochip aufweist, wobei letzterer mittels eines geeigneten
Fixierungsmittels an das Behältnis
fixiert ist.
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Unter „Biochip" und unter Bezugnahme auf 1 wird jegliches Teil verstanden,
das auf an sich bekannte Art und Weise einen insbesondere polyedrisch
und bspw. parallelepipedisch ausgebildeten Träger 9 aufweist. Dieser
Träger 9 umfasst
erstens eine aktive Fläche 3,
die eine aktive Oberfläche 31 aufweist,
auf der eine Vielzahl von Liganden 4 verteilt und angebracht
sind, die zur Analyse eingesetzt und ggf. gemäß dem Detektionsverfahren eingesetzt
werden, einen ligandenfreien peripheren Bereich 32, zweitens
zumindest eine der aktiven Fläche
gegenüberliegende
Fläche 6,
bspw. parallel zu der aktiven Fläche,
und eine umfängliche
seitliche Bande 7 bzw. Rand, die bzw. der die aktive 3 und
die dieser gegenüberliegende
Fläche 6 miteinander verbindet,
und die bzw. der bspw. im Falle einer parallelepipedischen Form
mehrere Schmalseiten 71 bis 74 umfasst.
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Die Oberfläche der aktiven Oberfläche ist
vorteilhafterweise kleiner als 100 mm2,
bspw. kleiner als 65 mm2 und vorzugsweise
kleiner als 30 mm2. Die Dicke des Trägers, bspw.
die Breite der seitlichen Bande 7, ist kleiner als 5 mm,
vorteilhafterweise als 1 mm. In bestimmten Fällen hat der Träger des
Biochips die Form einer zylindrischen Scheibe, wobei in diesem Fall
die seitliche Bande keine Kante aufweist.
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Vorzugsweise stellt die aktive Oberfläche zumindest
75% der Oberfläche
der aktiven Fläche
dar.
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Die Liganden können auf verschiedene Art und
Weise fixiert werden, insbesondere durch Adsorption oder Kovalenz
durch bspw. in situ-Synthese durch Techniken der Fotolithografie
oder durch ein piezoelektrisches System, durch Kapillarablagerung
von zuvor ausgebildeten Liganden. Zur Illustrierung werden Beispiele dieser
Biochips in den Publikationen von G. Ramsay, Nature Biotechnology,
16, S. 40-44, 1988; F. Ginot, Human Mutation, 10, S. 1-10, 1997;
J. Cheng et al. Molecular diagnosis, 1(3), S. 183-200, 1996; T.
Livache et al., Nucleic Acids Research, 22(15), S. 2915-2921, 1994;
J. Cheng et al., Nature Biotechnology, 16, S. 541-546, 1998, oder
in den Patenten
US 4981783 (Augenlicht),
US 5700637 (Southern),
US 5445934 (Fodor),
US 5744305 (Fodor),
US 5807522 (Brown), gegeben.
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Der Stand der Technik wird durch
das Dokument WO95/33846 gebildet, das ein Verbrauchsmaterial zur
biologischen Analyse beschreibt, in dem auf einen Kunststoffträger ein
Biochip fixiert ist. Dieser Biochip von parallelepipedischer Form
weist auf seiner aktiven Fläche
eine große
Anzahl von im Allgemeinen mehreren Tausend bis zu mehreren Hunderttausend
an bestimmten Stellen positionierten Oligonukleotiden auf. Es werden
mehrere Mittel zur Fixierung des Biochips beschrieben, sowohl durch
Verkleben als auch durch Vergießen.
Aber in sämtlichen
Fällen
wird ein Teil der aktiven Fläche
des Biochips, wo sich die Oligonukleotide befinden, für die Fixierung
auf den Kunststoff verwendet. In diesem Fall ist die Stelle, die
auf der aktiven Fläche für die Fixierung
des Biochips auf dem Verbrauchsmaterial vorgesehen ist, nicht verfügbar, um
dort Oligonukleotide aufzubringen.
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Für
die industrielle Anwendung dieser Biochips ergeben sich zwei Erfordernisse.
Einerseits impliziert der Wunsch nach der Reduzierung der Herstellungskosten
dieser Biochips eine Reduzierung der Größe dieser letzteren, mit der
indirekten Folge einer Verringerung der Größe des Verbrauchsmaterials,
was so ebenfalls die Kosten der Vorrichtung verringert. Andererseits
führt der
Wunsch, mit demselben Biochip gleichzeitig mehrere Analysen durchführen zu
wollen (wie die Detektion einer Gruppe von pathogenen Agenzien in
einer biologischen Probe, oder die Detektion der Wirkung eines Moleküls auf die
Expression einer Menge von Messenger-RNA, um den Metabolisierungsweg
zu identifizieren, der auf dieses Molekül einwirkt), zu einer Erhöhung der
Anzahl von Liganden auf der Oberfläche des Biochips. Die Industrielogik
führt also
dazu, ein Maximum von Liganden auf einem Minimum an Oberfläche vorzusehen.
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Die in der Anmeldung WO95/33846 beschriebene
Technik weist folglich den Hauptnachteil auf, dass ein Teil der
aktiven Fläche
des Biochips für
dessen Fixierung auf ein Verbrauchsmaterial verwendet wird, was mit
den oben beschriebenen industriellen Erfordernissen nicht vereinbar
ist.
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Ferner ist es wichtig, dass die optische
Detektion durch das Fixierungsmittel nicht beeinträchtigt wird.
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Die vorliegende Erfindung löst das so
entstandene Problem, indem eine Vorrichtung gemäß der Patentansprüche 1 und
2 vorgeschlagen wird. Im Allgemeinen verbindet ein einziges Fixierungsmittel
des Biochips einerseits die seitliche Bande bzw. den Rand des Trägers des
Biochips praktisch unter Ausschluss jeglichen anderen Teils, jeglicher
anderen Fläche
oder anderen Oberfläche,
mit andererseits dem Behältnis,
und dies beiderseits der aktiven Fläche des Biochips; und dieses
Fixierungsmittel bedeckt außerdem
den gesamten peripheren Bereich der aktiven Fläche des Biochips, d.h. weder
bedeckt noch maskiert dieses auch nur teilweise die aktive Fläche.
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Unter „praktisch" wird verstanden, dass das Fixierungsmittel
zumindest 95% der gesamten aktiven Fläche, vorteilhafterweise zumindest
97% und vorzugsweise zumindest 99% bedeckt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
müssen
zwei Möglichkeiten
in Betracht gezogen werden, je nach dem, ob in Abhängigkeit
des Ligandendetektionsverfahrens von die aktive Oberfläche mit
der vollständigen Oberfläche der
aktiven Fläche
verschmilzt, oder ob ein ligandenfreier peripherer Bereich die aktive
Oberfläche umgibt,
und sich längs
zwischen der aktiven Oberfläche
und dem Rand der aktiven Fläche
erstreckt.
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Im ersten Fall bedeckt das Fixierungsmittel
praktisch vollständig,
wenn nicht gänzlich
vollständig,
die aktive Ober- fläche.
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Im zweiten Fall bedeckt das Fixierungsmittel
gleichermaßen
vollständig
den peripheren Bereich der aktiven Fläche.
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Einige der in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Begriffe werden nachfolgend erklärt.
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Unter „Analysevorrichtung" wird jeder Apparat
verstanden, der die Analyse einer oder mehrerer verschiedener flüssiger oder
gasförmiger
Proben ermöglicht,
in der gemäß einfacher
oder komplexer Analyseprozesse ein oder mehrere Analyten zu identifizieren
und/oder zu quantifizieren versucht werden, wobei ein oder mehrere
verschiedene Reagenzien gemäß der chemischen,
physikalischen oder biologischen Natur des oder der gesuchten Analyten
eingesetzt werden. Die nachfolgend definierten technischen Prinzipien
sind nicht auf einen besonderen Analyten beschränkt, die einzig erforderliche
Bedingung besteht darin, dass der Analyt in der zu analysierenden
Probe in Suspension oder Lösung
befindlich verteilt ist. Insbesondere kann das eingesetzte Analyseverfahren
in homogener oder heterogener oder gemischter Form durchgeführt werden.
Ein Anwendungsbeispiel von Analysetechniken betrifft die Immunoassays,
unabhängig
ihres Formates, mittels direkter Analyse oder mittels Kompetition.
Ein weiteren Anwendungsbeispiel betrifft die Detektion und/oder
Quantifizierung von Nukleinsäuren,
welche sämtliche
Arbeitsschritte aufweisen, die für
diese Detektion und/oder diese Quantifizierung ausgehend von einer
Entnahme notwendig sind, die die Zielnukleinsäuren enthält. Von diesen verschiedenen
Arbeitsschritten kann die Lysierung, die Verflüssigung, die Konzentrierung,
die Schritte zur enzymatischen Amplifizierung von Nukleinsäuren, die
einen Hybridisierungsschritt inkorporierenden Schritte zur Detektion
genannt werden. Die Patentanmel dung WO97/02357, deren Beschreibungsinhalt
in die vorliegende Anmeldung einbezogen ist, erläutert verschiedene Schritte,
die im Fall einer Nukleinsäureanalyse
notwendig sind.
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Unter „Ligand" wird jede biologische oder chemische
Spezies verstanden, die in der Lage ist, spezifisch mit einem auf
dem Analyten vorhandenen Rezeptor, zu reagieren. Als Beispiel für einen
Liganden kann ein Antigen; ein Antigenfragment, ein Peptid, ein
Antikörper,
ein Antikörperfragment,
ein Hapten, eine Nukleinsäure,
ein Nukleinsäurefragment,
ein Polynukleotid, ein Hormon, ein Vitamin, ein Zucker, ein Polysaccharid, ein
chelierendes Agens, ein Medikament, ein Cofaktor, ein chemisches
Molekül,
das mittels Kovalenz oder Adsorption binden kann, genannt werden.
Vorteilhafterweise sind die an den Biochip fixierten Liganden Nukleinsäuren und
vorzugsweise Oligonukleotide, und diese sind an den Biochip mittels
kovalenter Bindung fixiert. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind pro cm2 des festen Trägers des
Biochips zumindest 400 und vorzugsweise zumindest 1000 verschiedene
Sequenzen von Oligonukleotiden fixiert.
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Der fest Träger muss an die Fixierung der
Liganden angepasst sein. Als fester Träger können natürliche oder synthetische, modifizierte
oder nicht-chemische Materialien verwendet werden, insbesondere
Polymere wie Vinylpolychloride, Polyethylene, Polystyrole, Polyacrylate,
Polyamide oder Copolymere aus Monomeren vom Styroltyp, Ester von
ungesättigten
Carboxylsäuren,
Vinyldichlorid, Diene oder Verbindungen, die Nitrilfunktionen aufweisen
(wie Acrylnitril); anorganische Materialien wie bspw. Kieselsäureanhydrid,
Quarz, Glas, Keramiken; metallische Derivate. Insbesondere besteht
der feste Träger
aus nicht porö sem
Material. In einer besonderen Ausführungsform besteht der feste
Träger
aus einem lichtdurchlässigen
Material, und insbesondere aus Glas oder Derivaten.
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Das „Behältnis" wird als das Teil oder die Gesamtheit
der Teile definiert, die die Durchführung der Analyse ermöglichen,
und in dem der Biochip fixiert ist, wobei das Behältnis und
der Biochip zusammen zumindest ein Reaktionskompartiment begrenzen.
Insbesondere ermöglicht
das Behältnis
das Einbringen eines Fluidums und insbesondere von Flüssigkeit,
in der sich der oder die zu analysierenden Analyten befinden, und
ermöglicht
es, wenigstens ein Reaktionskompartiment zu begrenzen, um die Reaktion
zwischen den Liganden und dem oder den Analyten zu begünstigen.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante
gewährleistet
das Fixierungsmittel die Dichtigkeit des Reaktionskompartimentes
nach außen.
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Die aktive Oberfläche ist vorzugsweise dem Inneren
des Behältnisses
zugewandt, um den Kontakt zwischen dem flüssigen Medium, dessen Inhalt
analysiert werden soll, und den auf dieser aktiven Oberfläche fixierten
Liganden zu ermöglichen,
und die gegenüberliegende
Fläche
ist dem Äußeren des
Behältnisses
zugewandt.
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Das Behältnis ist bspw. ein Verbrauchsmaterial
zur einmaligen Verwendung, wie beschrieben in den Patentanmeldungen
WO95/33846, WO97/02357, WO97/37324. Es kann jedoch auch wiederverwendet
werden. Der Inhalt der Beschreibung dieser oben erwähnten Patentanmeldungen
wird als in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung einbezogen
angesehen. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung ist das Behältnis aus
einem Kunststoffmaterial, wie dem Polypropylen oder dem Polystyrol
und dieses ist durch Formgießen
erhältlich.
Gemäß einer
erfindungsgemäßen Variante
kann auf dem Behältnis
eine Oberflächenbehandlung
erfolgen, insbesondere, wenn das Behältnis aus Polyolefin besteht,
und insbesondere, wenn das Behältnis
aus Polypropylen besteht, um die Anhaftung des Klebemittels auf
dem Behältnis
zu erhöhen.
Die Oberflächenbehandlung
kann eine Coronabehandlung, ein Flammspritzen, eine Reinigung der
Oberfläche,
wie bspw. eine Entfettung, eine chemische Ätzung der Oberfläche sein.
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Um den Biochip auf einem Behältnis zu
fixieren, ist es erforderlich, auf dem Behältnis einen Teil vorzusehen,
der den Biochip aufnehmen kann. Dieser Aufnahmebereich wird als
Fenster des Behältnisses
definiert. Insbesondere weist dieses Fenster ein Querprofil auf,
das im Wesentlichen zu dem des Trägers des Biochips identisch
ist, mit einer geringfügig
größeren Abmessung.
Unter geringfügig
größer wird
ein Spalt zwischen der seitlichen Bande des Biochips und der Kante
des Fensters des Behältnisses
verstanden, der bei 2 mm bis 0,05 mm, vorteilhafterweise bei 0,5
mm bis 0,05 mm und vorzugsweise bei 0,2 mm bis 0,1 mm liegt.
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Dieser Spalt hat insbesondere eine
regelmäßige, relativ
geringe Größe entlang
der seitlichen Kante des Trägers
des Biochips, entweder, um die Zurückbehaltung des Klebstoffes
durch Kapillarität
zu ermöglichen,
so lange dieser nicht polymerisiert ist, oder um das Abfließen des
Klebers zu vermeiden, wenn dieser ausreichend viskos ist.
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Unter „Fixierung" wird jegliche Lösung oder jegliches Mittel
verstanden, die bzw. das unter Berücksichtigung der vorherigen
Definition jegliche permanente Verbindung zwischen dem Biochip und
dem Behältnis
ermöglichen.
Bspw. kann das Laserschweißen,
das Ultraschallschweißen,
das Mikroplasmaschweißen,
das Induktionsschweißen,
das Hochfrequenzschweißen,
das anodische Schweißen,
das Verkleben, molekulare Adhärenz,
das Heißverbinden,
mechanisches Festhalten durch Verklemmen, Festklem- men durch ein
Anschlagsystem, durch verformbare Verbindungen, d.h. wie mit einer
Gummidichtung, genannt werden.
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Vorteilhafterweise erfolgt die Fixierung
durch Verkleben, wie bspw. mit Multikomponentenklebemitteln, wie
bspw. einem Zahnklebstoff, einem Klebstoff auf Polymerbasis, gelöst in einem
Lösungsmittel
(polystyrollöslich,
bspw. in Xylol), Polyurethanklebstoffen, Epoxyklebern, Sekundenklebern
wie Cyanoacrylatklebstoffe, UV-Klebstoffen, d.h. solchen Klebstoffen,
die unter der Einwirkung von ultravioletter Strahlung polymerisieren. Klebstoffe
diesen Typs werden von der Firma DYMAX (Torrington CT, USA) unter
der Bestellnummer 128-M oder der Bestellnummer 1-20-270 oder 1-20-280
verkauft, oder von der Firma EPOTECNY (Vélizy, Frankreich) unter der
Bestellnummer NOA 63, NOA 68, NOA 72, NEA 121, oder von der Firma
LOCTITE (Dublin, Irland) unter der Bestellnummer 3011, 3301, 3311,
3104 oder 3105 verkauft. Vorzugsweise erfolgt die Fixierung
mit einem durch ultraviolette Bestrahlung polymerisierbaren Klebemittel,
wie dem Kleber Dymax 1-20-280.
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In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
erstreckt sich das Fixierungsmittel entlang der gesamten seitlichen
Bande des Biochips. Gemäß einer
erfindungsgemäßen Variante und
insbesondere, falls der Träger
des Biochips ein Parallelepiped auf rechteckiger oder viereckiger
Basis ist und die Befestigung durch Verkleben erfolgt, bedeckt die
Klebemittelverbindung die vier Kanten und die vier rechten Winkel.
In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Fixierung durch Verkleben erfolgt, weist
das Behältnis
auf dem Niveau des Bereiches der Verbindung zwischen der seitlichen
Bande des Biochips und des Fensters des Behältnisses eine besondere Struktur
auf, wie bspw. eine abgeschrägte
Form, damit sich ein eventueller Überschuss des Klebemittels
auf dem Teil des Behältnisses
positionieren kann. Auf dem Behältnis kann
ferner eine Abflachung vorhanden sein, um diesen eventuellen Klebemittelüberschuss
zu eliminieren, wie dies in den Figuren klar dargestellt wird. Dieses
Mittel ermöglicht
die Ablagerung eines Klebemittelüberschusses
ohne ein Überlaufen
auf den peripheren Bereich des Biochips.
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Weiter gemäß dieser Ausführungsform,
und mit dem Ziel, die mechanische Festigkeit der Klebemittelverbindung
zu verbessern, kann auf dem gesamten Umfang des Fensters des Behältnisses
oder auf Teilen hiervon eine Einbuchtung angebracht werden, wie
bspw. eine Rille oder ein Kanal. Das Klebemittel verbessert die
Fixierung zwischen dem Behältnis
und dem Biochip, indem dieses im Inneren von zumindest einem Teil der
Einbuchtung polymerisiert.
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In einer weiteren besonderen Ausführungsform
der Erfindung verbindet das Fixierungsmittel beide sich gegenüberliegende
Bereiche der seitlichen Bande des Biochips. In diesem Fall ist das
Fixierungsmittel zwischen dem Biochip und dem Behältnis entlang
der seitlichen Bande diskontinuierlich.
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Gemäß einer weiteren Variante verbindet
das Fixierungsmittel vier Bereiche der seitlichen Bande des Biochips,
wobei die vier Bereiche auf im Wesentlichen symmetrische Art und
Weise verteilt sind, um die Festigkeit und folglich das mechanische
Verhalten der Analysevorrichtung zu erhöhen.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante
weist das Fixierungsmittel im Bereich des Fensters des Behältnisses
flexible Mittel auf, die auf die seitliche Bande des Biochips Druck
ausüben,
um die Positionierung des Biochips zu erleichtern. Bspw. wird beim
Spritzen mit Kunststoffmaterial auf dem Behältnis ein Fenster mit einer
besonderen Geometrie vorgesehen. Diese flexiblen Mittel sind konzipiert,
um den Biochip aufzunehmen und in Position zu halten. Diese Mittel
müssen
ausreichend flexibel sein, um das Einbringen des Biochips mit moderater
Kraft zu ermöglichen,
jedoch ausreichend steif, um eine gute Wiederholbarkeit des Einbringens
zu ermöglichen,
ohne jedoch zerbrechlich zu sein.
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Diese Mittel dienen dazu, den Biochip
zu fixieren oder vor der Durchführung
der endgültigen
Fixierung in Position zu halten. Bspw. halten diese Mittel wegen
des auf die Kanten des Biochips von parallelepipedischer Form mit
viereckiger Basis ausgeübten
Druckes den Biochip für
die Zeit des Anbringens eines Streifens von Kleber vom W-Typ in
Position. Nachdem die Polymerisation erfolgt ist, ist die Fixierung
des Biochips auf dem Behältnis
beendet.
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Nach einer erfindungsgemäßen Variante
bestehen die flexiblen Mittel aus zwei miteinander verbundenen Teilen,
nämlich
einem ersten oder Zwischenteil, das in Bezug auf die gegenüber liegende
Fläche
des Biochips geneigt ist, und einem zweiten oder Abschlussteil,
das senkrecht zu dieser gegenüberliegenden
Fläche ist
und das auf die seitliche Bande des Biochips Druck ausübt.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Variante
weisen die flexiblen Mittel Aufnehmevorrichtungen von im Wesentlichen
dreieckigem Querschnitt auf. Diese Aufnehmevorrichtungen üben auf
die seitliche Bande bzw. den Rand des Biochips Druck aus.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante
besteht der Träger
des Biochips aus einem lichtdurchlässigen Material, wie bspw.
Glas oder Glasderivaten. Diese Variante ist besonders für eine optische
Auslesung der Analysereaktion interessant, wie bspw. eine Fluoreszenzauslesung
durch das Glas hindurch.
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Mit der Fixierungslösunq der
vorliegenden Erfindung kann die aktive Oberfläche des Biochips, auf der die
Liganden fixiert sind, im Höchstfall
nahe am Träger
beginnen. Die Wand des Behältnisses
kann einen Teil des bei dem Nachweis emittierten Lichtes blockieren.
Diese Limitierung hat zwei Konsequenzen: lokale Reduzierung der
räumlichen
Auflösung
des Biochips und lokale Reduzierung der gesammelten Intensität, also
lokale Reduzierung der Empfindlichkeit der Detektionsdynamik. Es
gibt also einen zu beachtenden Abstand m, der zu dem peripheren
Bereich 32 gehört,
der dem Abstand zwischen dem Rand des Biochips und der aktiven Oberfläche entspricht,
wo die Fängerliganden
sind. Die Berechnung dieses Abstandes hängt mit der optischen numerischen
Apertur, der Dicke und dem Glasindex des Biochips zusammen. Wenn
mit ON die optische numerische Apertur, mit n der Brechungsindex
des Glases und mit e die Dicke des Glases bezeichnet wird, so ist
der optische Abstand m gleich e.tan [arcsin (NO/n)]. Bspw. variiert
der Abstand m bei einer Glasdicke von 0,7 mm und einem Index von
1,46 für
Optiken, deren optische numerische Apertur bei 0,5 bis 9 liegt.
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Im ungünstigsten Fall kann für einen
Biochip, dessen aktive Fläche
viereckig und von einer Oberfläche von
25 mm2 ist, die Oberfläche des peripheren Bereichs 31 auf
bis zu 9,9% der Oberfläche
der aktiven Fläche 3 reduziert
werden; wohingegen vor der Erfindung mit einem üblichen Fixierungsmittel die
gleiche Oberfläche bis
zu 80% der Oberfläche
der aktiven Fläche 3 repräsentieren
kann.
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Die Liganden 4 können auf
zumindest 75% der Oberfläche
der aktiven Fläche
des Biochips und vorteilhafterweise an bestimmten Positionen verteilt
werden. Es versteht sich, dass dieser Abstand im Falle der vorliegenden
Erfindung minimal ist, denn das Fixierungsmittel gemäß der vorliegenden
Erfindung bedeckt praktisch den gesamten peripheren Bereich auf
der aktiven Fläche
und auf der gegenüberliegenden
Fläche.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zur Fixierung eines Biochips an ein Behältnis, um
eine Analysevorrichtung herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass
der Biochip gegenüber
dem Behältnis
in Position gehalten wird, dass zwischen der seitlichen Bande des
Biochips und dem Behältnis
eine Verbindung aus flüssigem
Klebemittel verteilt wird, und dass das Klebemittel mittels ultravioletter
Strahlung polymerisiert wird.
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In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung wird der Biochip im Hinblick auf das Behältnis so positioniert,
dass sich die seitliche Bande des Biochips und der Rahmen des Fensters
des Behältnisses
gegenüberliegen,
und die Befestigung ermöglicht.
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Vorteilhafterweise werden zwei Mittel
zur Positionierung vorgesehen, eines für den Biochip und eines für das Behältnis.
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Diese Positionierungsmittel können aus
einem bspw. metallischen Block bestehen, auf dem das Behältnis gelagert
ist. In einer besonderen Ausführungsform
der Erfindung besteht ein Mittel zum In-Position-Halten des Behältnisses
oder des Biochips aus dem Anlegen eines Unterdruckes mittels zumindest
einer auf dem Block platzierten Öffnung.
Ein Mittel zur Positionierung des Biochips kann aus einem bspw.
zylindrischen Träger
bestehen, auf dem der Biochip gelagert ist, und der zumindest eine Öffnung hat,
die zu der Oberfläche
des Biochips führt
und mit diesem in Kontakt steht, um einen Unterdruck zum Halten
des letzteren anzulegen. Die Bewegungen dieser Positionierungsmittel
können
durch einen Roboter gemäß der drei
Achsen x, y, z gesteuert werden. Es kann leicht eine Positionierungsgenauigkeit
der Größenordnung
von ± 0,2
mm erreicht werden, sofern die Positionierungsbezugspunkte im automatischen
Modus erkennbar sind, sei es durch Bilderkennung oder mechanisch.
Im Falle einer optischen Auslesung, wie bspw. einer Auslesung über Fluoreszenz
mit einer CCD-Kamera oder einem Laser, ist die Planheft der aktiven
Oberfläche
wichtig, wie bspw. mit einer Toleranz von 50 μm auf der Diagonalen, um die
Einstellung des optischen Systems nicht zu verfälschen. Die vorliegende Erfindung
löst dieses
Problem insbesondere im Falle der Fixierung mittels einer Klebemittelverbindung,
da es diese Verbindung ermöglicht,
Unstimmigkeiten auf der Oberfläche
sowohl auf der seitlichen Bande bzw. Rand des Biochips als auch
auf dem Rahmen des Fensters des Behältnisses zu kompensieren oder
absorbieren. In einer Ausführungsform,
in der der Träger
des Biochips aus Glas oder Derivaten ist, und in der der Biochip
ausgehend von einer Platte erhalten wird, die zurechtgeschnitten
wird, wie beschrieben in dem Patent. WO95/33846, oder durch andere
Techni- ken, wie dem Diamant-, dem Wasserstrahl- oder dem Laserstrahlschneiden,
ist die Fixierungsart durch Anbringen einer Klebstoffverbindung
zwischen dem Biochip und dem Fenster des Behältnisses besonders angepasst.
Auf dieselbe Art und Weise ermöglicht
diese Technik die Erfordernisse bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit
auf der Gießform
zu vermindern, sofern das Behältnis durch
Formgießen
aus einem technischen Kunststoffmaterial erhalten wird.
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Die ultraviolette Strahlung wird
im Bereich der Klebemittelverbindung angebracht, indem zumindest eine
der Seiten der Analysevorrichtung bestrahlt wird. In einer ersten
Ausführungsform
ist, sofern das Behältnis einstückig, wie
bspw. ein Verbrauchsmaterial vom Kartentyp, ist, wie beschrieben
in der Patentanmeldung der Anmelderin FR 2 749 663, auf dem Behältnis ein
Fenster vorgesehen, um den Biochip zu installieren. Nach dem Installieren
des Biochips im Hinblick auf das Fenster des Behältnisses, dem Anbringen der
Klebstoffverbindung, erfolgt die Polymerisation in einem Schritt
von 10 bis 40 Sekunden.
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In einer zweiten Ausführungsform,
in der das Behältnis
aus zwei Teilen besteht, erfolgt die Polymerisation der Klebstoffverbindung
in zwei Schritten. Nachdem das Behältnis und der Biochip durch
die Positionierungsmittel installiert wurden, besteht ein erster
Schritt aus einer Klebstoffpunkt-Prepolymerisation
mittels UV-Bestrahlung für
kurze Zeit, die bei 2 bis 30 Sekunden, und vorteilhafterweise bei
5 bis 15 Sekunden liegt. In einem zweiten Schritt wird der Klebstoff
durch UV-Bestrahlung der anderen Seite für eine Zeit, die bei 5 bis 40
Sekunden und vorteilhafterweise bei 15 bis 30 Sekunden liegt, polymerisiert.
Diese Zeiten variieren je nach der Natur des Klebstoffes und der
Stärke
der Bestrahlungslampe und lassen sich durch den Fachmann bestimmen.
Um die Geschwindigkeit des Herstellungsverfahrens zu erhöhen, muss
eine kurze Polymerisationszeit gesucht werden.
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Um die Liganden auf der aktiven Fläche gegenüber der
Wirkung der ultravioletten Bestrahlung zu schützen, die die biologischen
oder chemischen Moleküle
abbauen kann, wird zwischen dem Biochip und der ultravioletten Bestrahlung
eine Abdeckung positioniert. In einer erfindungsgemäßen Variante
dient das Positionierungsmittel des Biochips als Abdeckung. In einer
weiteren erfindungsgemäßen Variante
ermöglicht
ein höhenregulierbarer
Stift den Schutz der aktiven Fläche
des Biochips.
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Die nachstehenden Figuren und Beispiele
werden als erklärendes
Beispiel gegeben und haben keinen einschränkenden Charakter. Sie ermöglichen,
die Erfindung besser zu verstehen. Aus Klarheitsgründen werden
die verschiedenen Elemente der Zeichnungen nicht maßstabsgetreu
dargestellt.
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In der beigefügten Zeichnung:
wie weiter
oben erwähnt
und bereits beschrieben, stellt
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1 perspektivisch
und auf schematische Art und Weise einen wie von der vorliegenden
Erfindung in Betracht gezogenen Biochip dar;
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2 stellt
schematisch eine Teilansicht im Schnitt einer Analysevorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar;
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3A stellt
schematisch gemäß einer
besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Schnittansicht des Bereichs der
Fixierung eines Biochips auf ein Behältnis dar;
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3B stellt
eine bevorzugte Fixierungsform gemäß der Erfindung dar, in der
ein Mittel 14 zum Eliminieren eines Klebemittelüberschusses
dargestellt ist. Dieses Mittel hat wie in 3A eine im Bereich des Fensters 81 des
Behältnisses
abgeschrägte
Form und weist einen Winkel von 45° auf. Es können andere Winkel verwendet
werden. Entgegen der 3A ist
die Abflachung 141 am Ende der Abschrägung von geringer Höhe, bspw.
bei 0,05 bis 0,1 mm, bei einer Dicke des Biochips von 0,7 mm. Der
Zwischenraum zwischen dem seitlichen Teil des Biochips und der Abflachung 141 ist
derart reduziert, dass der Klebstoff nicht in den Zwischenraum absinken
kann, wie in 3B dargestellt.
Die abgeschrägte
Form ermöglicht
es außerdem,
die Positionierung der Nadel zwischen dem Behältnis und dem Biochip zu erleichtern
und ermöglicht
ferner das Übertreten
des Klebstoffes auf die obere Fläche
des Biochips zu vermeiden. Die Abflachung 141 verbunden
mit dem Zwischenraum und der Viskosität des Klebstoffes ermöglichen
es, das Abfließen
des Klebstoffes in den Zwischenraum und folglich das Übertreten
des Klebstoffes auf die aktive Fläche 3 des Biochips
zu verhindern. Dieses Fixierungsmittel ermöglicht also eine optische Auslesung
auf der gesamten aktiven Fläche
mit einer größtmöglichen
aktiven Oberfläche;
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4 stellt
schematisch gemäß einer
weiteren besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Schnittansicht des Bereichs der
Fixierung eines Biochips auf ein Behältnis dar;
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5 stellt
eine Schnittansicht des Bereichs der Fixierung eines Biochips auf
ein Behältnis
mit flexiblen Mitteln an zwei Stellen dar;
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6 stellt
eine Schnittansicht des Bereichs der Fixierung eines Biochips auf
ein Behältnis
mit flexiblen Mitteln in Form einer Aufnehmevorrichtung dar;
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7 stellt
eine Ansicht gemäß F der
in 6 gezeigten Aufnehmevorrichtung
dar;
-
8 stellt
einen Teil des Fensters des Behältnisses
mit einem Mittel zur Lagerung eines Klebstoffüberschusses in Form einer Rille
dar;
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9 bis 11 stellen einen ersten Schritt,
einen zweiten Schritt bzw. einen dritten Schritt des Verfahrens
zur Fixierung des Biochips auf ein Behältnis gemäß einer besonderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar;
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12 stellt
schematisch einen Teil des Teststandes für das Verkleben dar;
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13 stellt
schematisch den Teststand für
die Versuche betreffend die mechanische Festigkeit und die Dichtigkeit
dar.
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2 zeigt
eine Teilansicht im Schnitt einer Analysevorrichtung
1,
in der ein Biochip
2 auf ein Behältnis
8 über ein
Fixierungsmittel
5 fixiert ist. Dieses in
2 als Klebstoffverbindung dargestellte
Fixierungsmittel tritt weder auf die aktive Fläche
3 noch dorthin,
wo die Liganden vorhanden sind, noch auf die gegenüberliegende
Fläche
6 über. Dazu
ist die Klebstoffverbindung zwischen der seitlichen Bande
7 bzw.
Rand des Biochips, oder genauer von dessen Träger, und dem Rahmen des Fensters
81 des
Behältnisses
8 vorhanden.
In dieser Ausführungsform
ist die aktive Oberfläche
31 des
Biochips zum Inneren des Behältnisses
und die gegenüberliegende
Seite zur Außenseite
hin gerichtet. Eine in der Figur nicht gezeigte, die Analyten enthaltende Flüssigkeit
kann so mit den Liganden
4 in dem Reaktionskompartiment
10 interagieren.
Die Klebstoffverbindung gewährleistet
an diesem Teil des Behältnisses
die Dichtigkeit des Kompartiments
10 nach außen. Die Analysevorrichtung
ist auf schematische Art und Weise dargestellt, wobei es selbstverständlich ist,
dass ein Fachmann die verschiedenen Elemente dieser Vorrichtung
in Abhängigkeit
der durchzuführenden
Analyse oder Analysen variieren kann, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Von diesen nicht dargestellten Elementen können genannt
werden: das System zum Ein- und/oder Ausbringen der Probe sowie
ggf. erforderliche Reagenzien zur Analyse; ein Kanalsystem, um die
Flüssigkeit
zu lenken; Ventilsysteme, die es ermöglichen, die Bewegung der eingebrachten
flüssigen
Probe zu steuern; Mittel zur Bewegung der Flüssigkeit; Mittel zur Steuerung
der Temperatur; Bereiche zur Lagerung der Reagenzien. Im Stand der
Technik existieren zahlreiche Beschreibungen von Ventilen, insbesondere
die Ventile, die in der von der Anmelderin am 8. September 1998
unter Anmeldenummer F-98/11383 angemeldeten Patentanmeldung beschriebenen
Ventile. Die Systeme zur Bewegung des Fluidums, wie bspw. Pumpensysteme,
können
in das Innere oder Äußere der
Vorrichtung inkorporiert werden, bspw. Diaphragmapumpen (
US 5277556 ), piezoelektrische
peristaltische Pumpen (
US 5126022 ),
Transportsysteme mittels Ferrofluiden, elektrohydrodynamische Pumpen
(Richter et al., Sensors and Actuators, 29, S. 159-165, 1991).
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Selbstverständlich ermöglicht es ein Kanal oder mehrere
Kanäle,
die Flüssigkeit
in das Reaktionskompartiment 10 zu bringen. Diese verbundenen
Kanäle
können
in die Analysevorrichtung 1 integriert werden und ermöglichen
es, die Flüssigkeit
in andere Bereiche des Behältnisses
oder in andere Behältnisse
zu senden, wo andere Behandlungen und/oder Reaktionen durchgeführt werden
können.
Auf gleiche Art und Weise können
im Falle einer multiplen Analyse ein oder mehrere Biochips 2 auf
dasselbe Behältnis 8 fixiert
werden.
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Die 3A, 3B und 4 zeigen eine Schnittansicht der Fixierung
des Biochips 3 in das Fenster 81 des Behältnisses 2 gemäß einer
besonderen und bevorzugten Fixierungsform gemäß der Erfindung, in der ein
Mittel 14 zum Eliminieren eines eventuellen Klebemittelüberschusses
gezeigt ist. In den 3A und 3B hat dieses Mittel 14 im
Bereich des Fensters 81 des Behältnisses abgeschrägte Form.
Der dargestellte Winkel beträgt 45°, wobei jedoch
andere Winkel verwendbar sind, sofern der wobei jedoch andere Winkel
verwendbar sind, sofern der Klebstoff entlang dieser Steigung nach
oben treten kann. 4 stellt
eine Variante der in 2 dargestellten
Fixierungsform dar, in der zwischen dem Biochip und der abgeschrägten Form
eine Abflachung angebracht ist.
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Auf diesen Schemata weist der Rahmen
des Fensters 81 einen zu der seitlichen Bande 7 des
Biochips 6 parallelen Rand auf. Diese Konfiguration hat
zwei Vorteile. Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Fensters
und Vergrößerung der
Kontaktfläche
für den
Klebstoff auf dem Behältnis 8,
was die Fixierung verbessert.
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Die 5 bis 6 stellen eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mittels Schnittansicht des Bereichs der
Fixierung des Biochips 2 auf dem Behältnis 8 mit zusätzlichen
flexiblen Mitteln 12 dar, die das In-Position-Halten des
Biochips begünstigen.
In 5 sind diese flexiblen
Mittel 12 zweiteilig. Ein erster Teil 121 ist
hinsichtlich der gegenüberliegenden
Fläche 6 des
Biochips geneigt und ein Abschlussteil 122 ist im Wesentlichen
rechtwinklig zu dieser gegenüberliegenden
Seite und folglich im Falle des Schemas parallel zu der seitlichen
Bande 7 des Biochips. Dieses Abschlussteil wirkt unterstützend gegen
eine Kante des Biochips, um das In-Position-Halten und/oder die Positionierung
des Biochips zu erleichtern. In 5 wird
mittels einer Klebstoffverbindung 35 dargestelltes Fixierungsmittel
die Dichtigkeit der Fixierung gewährleistet, wobei es möglich ist,
den Biochip allein durch den Druck der flexiblen Mittel 12 in
Position zu halten. Um den Biochip 2 in Position zu halten,
ist es selbstverständlich,
dass die an den Biochip durch die Mittel 12 angelegten Druck kräfte sich
aufheben und der Fachmann wird die Anzahl und Positionierung dieser
Mittel auf dem Fenster 81 des Behältnisses definieren, um diese
Bedingung zu berücksichtigen.
Im Falle eines Biochips von viereckiger parallelepipedischer Form
werden ein oder zwei Mittel 12 zwei entsprechend gegenüberliegenden
Seiten angepasst.
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Der Winkel zwischen dem ersten geneigten
Teil 121 der flexiblen Mittel 12 und der gegenüberliegenden
Fläche 6 des
Biochips hat zwei Funktionen: es zu ermöglichen, den Biochip 2 vertikal
einzusetzen, damit dieser dem Behältnis 8 gegenüberliegt,
ohne die flexiblen Mittel zu zerbrechen, und die Eliminierung des
Klebemittelüberschusses
zu ermöglichen,
wie oben für
den abgeschrägten
Teil unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben. Die flexiblen
Mittel werden bspw. durch Injektion mit Plastikpolymeren wie Polypropylen hergestellt.
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In 6 ist
das flexible Mittel 12 eine abgekantete Aufnehmevorrichtung
von im Wesentlichem dreieckigem Querschnitt, wobei die Spitze der
Aufnehmevorrichtung gegen eine Kante des Biochips drückt. Der
abgeschrägte
Teil hat dieselben Vorteile wie jene, die oben für die flexiblen Mittel 12 beschrieben
wurden. 7 zeigt eine
Ansicht der Verbindung von Behältnis
und Biochip, die den dreieckigen Querschnitt der Aufnehmevorrichtung
verdeutlicht.
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Es existieren andere Formen der flexiblen
Mittel 12.
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8 zeigt
eine perspektivische Teilansicht des Fensters des Behältnisses 13,
in dem eine Einbuchtung 15 in Form einer Rille in dem Rahmen
des Fensters 81 vorhanden ist, um die Fi xierung des Klebstoffes auf
dem Behältnis 8 zu
verbessern. Der in der Zeichnung nicht dargestellte Biochip ist
ein viereckiger Biochip und die Zeichnung stellt eine Seite des
Fensters 81 dar. In dieser Zeichnung ist diese Rille über den
gesamten Teil des dargestellten Fensters vorhanden, wobei es möglich ist,
dass sich diese Rille auf nur einem Teil des Umfangs des Fensters
befindet. Die abgeschrägte
Form des Fensters ist in dieser Ausführungsform dargestellt, jedoch
nicht notwendig, denn die Rille 15 kann den Klebstoffüberschuss
eliminieren.
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9 ist
eine schematische Darstellung des ersten Schrittes des Fixierungsverfahrens
gemäß einer Ausführungsform,
in der das Behältnis 8 und
der Biochip 2 aus Glas jeweils durch Positionierungsmittel 180 und 18 in
Position gebracht werden. Zwischen dem Positionierungsmittel 18 und
dem Biochip 3 ist eine Abdeckung 19 angeordnet.
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In 10 gibt
ein mit einer Nadel 21 versehener Klebstoffverteiler 20 auf
den gesamten Umfang zwischen dem Fenster 81 des Behältnisses 8 und
der seitlichen Bande 7 des Biochips eine Klebstoffmenge
aus und es erfolgt eine Prepolymerisation mittels UV-Bestrahlung
durch den unterhalb des Biochips angeordneten Leuchtring 17.
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11 stellt
den letzten Schritt des Fixierungsverfahrens dar, während dem
die Polymerisation durch eine UV-Bestrahlung
durch die Oberfläche
mittels eines weiteren Leuchtringes 17 beendet wird, der
selbst ebenfalls mit einer Abdeckung 19 versehen ist, um
die aktive Fläche
des Biochips zu schützen.
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Beispiel 1: Anbringen
eines Biochips auf ein Behältnis
durch Verkleben
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Es wurde ein Versuchsstand hergestellt,
der das Anbringen einer Klebstoffverbindung zwischen dem Biochip 2 und
dem Behältnis 8 ermöglicht.
Dieser Prüfstand
ist schematisch in 12 dargestellt.
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Eine untere Grundplatte 43 ist
mit einem manuell höhenverstellbaren
Leuchtring 44 ausgestattet, der um den Träger 46 für den Biochip 2 angeordnet
ist. Der Leuchtring 44 ist durch ein austauschbares Quarzglas für den Fall
geschützt,
dass der Klebstoff während
des Versuchs auf den Ring laufen sollte. Der Biochip 2 wird durch
das Vakuum auf dessen ebenfalls höhenverstellbaren Träger 46 gehalten.
Diese Grundplatte ist konstruiert, um ebenfalls ein Element aus
Verbrauchsmaterial oder zur einmaligen Verwendung aufzunehmen, das
die Funktion des Behältnisses 8 übernimmt
und dessen Positionierung durch zwei Zentrierstifte 41 erfolgt.
Durch eine Abdeckung 42, die Wärme austauschen kann, wird
es ermöglicht,
die Klebstoffverbindung 5 zu beleuchten und den Biochip 2 in
Abhängigkeit
seiner Öffnung
zu schützen.
Ein oberer Block 48 hat die Form eines abnehmbaren Deckels.
Er ist mit einem Leuchtring 49 ausgestattet, der die Beleuchtung
der Klebstoffverbindung 5 von der oberen Seite des Behältnisses 8 aus
ermöglicht.
Der Leuchtring 49 ist identisch mit jenem 44 des
Unterteils 43. Ein oberer Stift 47 ermöglicht es,
die aktive Oberfläche
des Biochips ohne Kontakt zwischen diesem Stift und dem Biochip 2 zu
schützen.
Dieser Stift ist manuell höhenverstellbar.
Das Element 8 ist auf der Oberfläche 50 auf Grund der
Zentrierstifte 41 in x und y verstellbar. Das UV-Licht
stammt aus zwei Lichtquellen vom Typ SUPERLITE SUV-DC- P der Firma Lumatec,
jede mit einer Stärke
von 200 W. Ein Klebstoffspender, wie jener, der unter Bezugnahme
auf 10 beschrieben wurde,
vom Innendrucktyp, ist entsprechend der z-Achse eines AUTOPLAGE-420-Roboters der
Firma Sysmelec (Neuchatel, Schweiz) über eine Befestigung montiert,
die es ermöglicht,
die Nadel zu neigen. Der Roboter wird durch eine AUTOPLAGE-Steuerung
der Firma Sysmelec gesteuert und die Parameter des Zusammenbau-
und Verklebprozesses werden durch einen. Mikrocomputer gesteuert.
Die Nadel, die dazu verwendet wird, um den Klebstoff zu verteilen,
ist eine Nadel aus Teflon®.
Die Dosierung des Klebstoffs wird durch das Druck/Zeit-Prinzip sichergestellt,
d.h. dass für
eine bestimmte Zeit ein bestimmter Druck ausgeübt wird.
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Das Verbrauchsmaterialelement 8 wird
durch die Bearbeitung eines Kunststoffmaterials aus Polystyrol mit
einem größenvariablen
Fenster 81 hergestellt. Das Fenster des Behältnisses
hat einen viereckigen Querschnitt mit einer Abmessung von 5,717
mm ± 0,05
oder 5,577 mm ± 0,05
oder 5,437 mm ± 0,05.
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Der Biochip 2 hat für einen
Träger
ein Viereck aus Glas mit einer Abmessung von 5,37 mm ± 0,18
mit einer Dicke von 0, 7 mm.
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Es wurden vier Klebstoffe, insbesondere
auf Acrylatbasis, bspw. Urethanacrylate, getestet: die Klebstoffe
Dymax 128M, Dymax 1-20280, Loctite 3104 und Loctite 3105. Die durchgeführten Versuche
zeigen, dass ein Wert von 0,8 bar (8 × 104 Pa)
als Druck für
die Dosierung des Klebstoffes es ermöglicht, diese Dosierung gut
zu kontrollieren. Die Position der verwendeten Nadel ist vertikal,
denn diese Position ermöglicht
es, eine minimale Entfernung zwischen der Spitze der Nadel und der
Biochip/Behältnis-Grenzfläche zu haben.
Die Klebstoffmenge, die für
die verschiedenen Versuche verwendet wurde, beträgt einige mm3 pro
Klebstoffverbindung.
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In einer ersten Versuchsreihe wird
der Klebstoff von unten für
10 Sekunden prepolymerisiert, anschließend von oben für 20 Sekunden
polymerisiert:
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In einer zweiten Versuchsreihe wird
der Klebstoff für
5 Sekunden von unten prepolymerisiert, anschließend für 20 Sekunden von oben polymerisiert.
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In einer dritten Versuchsreihe wird
der Klebstoff von unten für
10 Sekunden prepolymerisiert und von oben für 2 Minuten polymerisiert.
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Sämtliche
Versuche zeigen durch mikroskopische Analyse, dass die Klebstoffverbindung 5 ein
sehr gutes visuelles Aussehen hat, d.h. dass deren Kontur um den
Biochip herum durch eine sehr homogene Geometrie charakterisiert
ist, und dass weder auf der aktiven Oberfläche des Biochips noch auf der
gegenüberliegenden
Fläche
Klebstoff vorhanden ist.
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Sogar mit der kürzesten Polymerisationszeit,
die der zweiten Versuchsreihe entspricht, ist es möglich, die
Gesamtheit aus Behältnis
und Biochip ohne das Risiko des Verschiebens des Biochips zu transferieren.
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Beispiel 2: Test der mechanischen
Festigkeit und Dichtigkeit der Befestigung des Biochips auf das
Behältnis durch
Verkleben
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Es wurde ein Teststand konzipiert,
um die geklebten Verbrauchsmaterialelemente durch eine Messung der
mechanischen Festigkeit und Dichtigkeit zu validieren. In diesem
Teststand werden wie Verbrauchsmaterialelemente zwischen zwei Platten
geklemmt, die beiderseits des Biochips 2 einen Hohlraum
bilden. Diese Messung erfolgt nach dem Prinzip des Differenzialdruckes,
was eine gute Messsicherheit gewährleistet.
Der Messhohlraum wird in der Temperatur reguliert. Der Teststand
ist schematisch in 13 dargestellt.
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Nachdem auf eine der Seiten des Biochips
ein Puffer (25 mM Natriumcarbonat, pH 10, vertrieben von der Firma
Radiometer Analytical Villeurbanne, Frankreich, unter der Artikelnummer
S11M007) eingebracht wurde, besteht der Versuch darin, die Vorrichtung
bei einem Druck von 900 mbar einer Temperatur von 80°C für Zyklen
von 30 Minuten auszusetzen. Das Fehlen einer Veränderung auf den beiden Druckmessern 31 und 33 ist
ein erster Indikator für
die Festigkeit und Dichtigkeit des Fixierungsmittels 5.
Der Gaskreislauf weist ein Einlassventil 32 und einen Auslass 34 auf.
Es kann eine zweite Kontrolle durchgeführt werden, indem der Teststand
geöffnet
wird, um zu verifizieren, dass auf der anderen Seite des Biochips
keine Flüssigkeit
vorhanden ist.
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Der Biochip 2 hat einen
Träger 9,
der die Form eines Vierecks aus Glas mit einer Größe von 5,37
mm ± 0,18
mit einer Dicke von 0,7 mm aufweist.
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Das Fenster des Behältnisses
hat einen viereckigen Querschnitt mit einer Abmessung von 5,717
mm ± 0,05
oder 5,577 mm ± 0,05.
Dieses Behältnis
ist aus schwarzem Polystyrol hergestellt.
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Der verwendete Klebstoff ist der
Klebstoff 1-20-280 von der Firma Dymax oder der Klebstoff
Loctite 3104.
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Die gewählten Bedingungen sind repräsentativ
für extreme
Bedingungen für
Reaktionen zwischen Liganden und Analyten, da bspw. Im Gebiet der
Immunoassays die Reaktionstemperatur oft in der Nähe von 37°C liegt.
Im Gebiet der Nukleinsäuren
kann die Temperatur zwischen Raumtemperatur und 95°C variieren, wobei
die Temperaturen von 95°C
Denaturierungstemperaturen sind, die für kurze Zeiten in der Größenordnung
von einigen Minuten notwendig sind. Die Hybridisierungsreaktionen
erfolgen im Allgemeinen bei 30 bis 60°C.
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Die unten stehende Tabelle fasst
die erhaltenen Ergebnisse zusammen. Tabelle
I
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In jedem der dargestellten Fälle wurden
unabhängige
Versuche durchgeführt,
um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu verifizieren.
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Die Versuche, die mit einem Puffer
bei pH 6,0 (100 mM Kaliumphosphat, pH 6,0) durchgeführt wurden, führten hinsichtlich
der Festigkeit zu ähnlichen
Ergebnissen.
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Die Versuche, die mit Temperaturen
von 60°C
durchgeführt
wurden, erhöhen
die Festigkeitszeiten.
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In jedem der Fälle liegen die mechanische
Festigkeit und der Dichtigkeitswiderstand bei über 230 Minuten, wodurch verdeutlicht
wird, dass das erfindungsgemäße Fixierungsmittel
vollkommen kompatibel mit den Reaktionszeiten ist, die im Allgemeinen
in Reaktionen zwischen Liganden und Analyten verwendet werden.
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Sämtliche
der durchgeführten
Versuche demonstrieren, dass das erfindungsgemäße Fixierungsmittel automatisierbar
ist, sowohl unter dem Gesichtspunkt der Produktqualität als auch
der Herstellungsbedingungen für
eine zuverlässige
automatisierbare Maschine.