DE102019215076B4 - Device, method for producing the device and use of the device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung in biotechnologischen Analyseverfahren, umfassend einen Grundkörper aus einem Glasverbundmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung der Vorrichtung zur Analyse biologischer Proben.The invention relates to a device, in particular a device for use in biotechnological analysis methods, comprising a base body made of a glass composite material and a method for its production. Finally, the invention relates to the use of the device for analyzing biological samples.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung in biotechnologischen Analyseverfahren, umfassend einen Grundkörper aus einem Glasverbundmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung der Vorrichtung zur Analyse biologischer Proben.The invention relates to a device, in particular a device for use in biotechnological analysis methods, comprising a base body made of a glass composite material and a method for its production. Finally, the invention relates to the use of the device for analyzing biological samples.

Aus der Praxis sind verschiedene Verbundmaterialien, welche verschiedene Glaselemente umfassen bekannt.Various composite materials which comprise various glass elements are known from practice.

Herkömmliche Verfahren zur Herstellung solcher Verbünde umfassen jegliche bekannte Fügeverfahren, inklusive Kleben, Laserschweißen, Ansprengen, thermisches oder chemisches Bonden etc.Conventional processes for producing such composites include any known joining process, including gluing, laser welding, wringing, thermal or chemical bonding, etc.

Ein Verfahren zum Fügen von Glaselementen in der Herstellung eines Verbundmaterials unter Zuhilfenahme eines Klebers ist zum Beispiel in der DE 10 2018 209 589 A1 beschrieben. Die Verwendung von Klebern in der Herstellung von Verbundmaterialien ist problematisch, da hierdurch häufig unvermeidbare, unvorteilhafte bzw. unvorhersehbare Variationen in der Dicke der Klebeschicht und somit in der Dickenvariation des gesamten Verbundes entstehen. Auch können bei dem Verbinden des mit Kleber benetzten Elements mit einem korrespondierenden Gegenstück und während der Aushärtung eines Klebers unvorteilhafte Spannungen zwischen den verbundenen Elementen im Verbundmaterial verbleiben. Die Verwendung von Klebern zum Fügen von Glaselementen, welche Verwendung in der biotechnologischen Analytik finden, birgt weitere Risiken. Beispielsweise kann durch die Dickenvariation der Klebeschicht ein Glasverbundmaterial, das in der Ausgestaltung mirkofluidischer Kanäle Verwendung findet, zu einer inakzeptablen Varianz im Volumen des Kanals führen, und so möglicherweise zu Fehlbestimmungen von Ergebnissen führen. Weiterhin kann es schwierig sein, Kleberrückstände von den zu verbindenden Gläsern zu entfernen, sodass diese selbst zu Verunreinigungen einer Probe führen können. Weiterhin werden Verbundmaterialien in biotechnologischen Verfahren regelmäßig über längere Zeiträume, beispielsweise übermehrere Tage mit aggressiven Färbe und/oder Pufferlösungen sowie hohen Temperaturen und schnellen Temperaturunterschieden ausgesetzt, die zu unvorteilhaftem Ausgasen oder Ausbluten von Bestandteilen des Klebers führen, welche zu Fehlbestimmungen von Ergebnissen, insbesondere in fluoreszenz-basierten Analyseverfahren, führen.A method for joining glass elements in the production of a composite material with the aid of an adhesive is for example in US Pat DE 10 2018 209 589 A1 described. The use of adhesives in the production of composite materials is problematic, since this often results in unavoidable, disadvantageous or unpredictable variations in the thickness of the adhesive layer and thus in the thickness variation of the entire composite. When the element wetted with adhesive is connected to a corresponding counterpart and during the hardening of an adhesive, disadvantageous tensions can also remain between the connected elements in the composite material. The use of adhesives for joining glass elements, which are used in biotechnological analysis, harbors further risks. For example, as a result of the thickness variation of the adhesive layer, a glass composite material that is used in the design of microfluidic channels can lead to an unacceptable variance in the volume of the channel and thus possibly lead to incorrect determinations of results. Furthermore, it can be difficult to remove adhesive residues from the glasses to be bonded, so that they themselves can contaminate a sample. Furthermore, composite materials in biotechnological processes are regularly exposed over long periods of time, for example over several days, to aggressive dyes and / or buffer solutions as well as high temperatures and rapid temperature differences, which lead to unfavorable outgassing or bleeding of components of the adhesive, which lead to incorrect determinations of results, especially in fluorescence -based analysis methods.

Die WO 2017/035770 A1 beschreibt das Fügen eines Ultradünnglases auf ein Trägerelement mittels Ansprengen, wobei das Ultradünnglas und das Substrat allein über elektrostatische Kräfte miteinander verbunden bleiben. In diesem Verfahren werden die beiden Bauteile bzw. Elemente jedoch nicht irreversibel miteinander verbunden.The WO 2017/035770 A1 describes the joining of ultra-thin glass to a carrier element by means of wringing, with the ultra-thin glass and the substrate remaining connected to one another solely via electrostatic forces. In this process, however, the two components or elements are not irreversibly connected to one another.

Ein Verfahren zum chemischen Fügen von Dünnglas mit einem Glassubstrat ist in der WO 2019/100050 A1 beschrieben. In diesem Verfahren wird eine vorübergehende Fügeverbindung zwischen den beiden Glaselementen angestrebt um die Verarbeitung des Dünnglases auch bei Temperaturen von bis zu 500°C zu erleichtern. Die beschriebene Verbindung wird nach Bearbeitung des Dünnglases wieder rückgängig gemacht, ist somit nicht irreversibel.A method for chemically joining thin glass to a glass substrate is disclosed in US Pat WO 2019/100050 A1 described. In this process, a temporary joint connection between the two glass elements is sought in order to facilitate the processing of the thin glass even at temperatures of up to 500 ° C. The connection described is reversed after processing the thin glass and is therefore not irreversible.

Weiterhin sind verschiedene Fügeverfahren, wie zum Beispiel, Laserschweißen nicht geeignet, um flächige Elemente über die gesamte Fläche miteinander zu verbinden. Laserschweißen erlaubt üblicherweise das Verbinden mittels einer Schweißnaht oder mittels mehrerer Schweißpunkte.Furthermore, various joining methods, such as laser welding, are not suitable for joining flat elements to one another over the entire surface. Laser welding usually allows the connection by means of a weld seam or by means of several welding points.

Die US Patentveröffentlichung US 2017/0267576 A1 offenbart ein Glasverbundmaterial, welches durch die Beschichtung einer Glasscheibe mit amorphen Siliziumdioxid-Nanopartikeln erzeugt wird. Insbesondere umfassen die Oberflächen der beschriebenen Nanopartikel eine Vielzahl von (Aminopropyl)trimethoxysilanen, welche kovalente Bindungen mit auf der Oberfläche der Glasscheibe vorliegenden (Glycidoxypropyl)trimethoxysilanen eingehen, sodass die Nanopartikel durch eine Haftvermittlerschicht irreversibel mit der Glasscheibe verbunden sind.The US patent publication US 2017/0267576 A1 discloses a glass composite material which is produced by coating a glass pane with amorphous silicon dioxide nanoparticles. In particular, the surfaces of the nanoparticles described include a large number of (aminopropyl) trimethoxysilanes, which form covalent bonds with (glycidoxypropyl) trimethoxysilanes present on the surface of the glass pane, so that the nanoparticles are irreversibly connected to the glass pane by an adhesion promoter layer.

Das Verbinden bzw. Fügen von beschichteten Gläsern, wie sie regelmäßig in der biotechnologischen Analytik zum Einsatz kommen, grenzt die möglichen Fügeverfahren weiterhin ein. Die Gründe hierfür sind, dass die Beschichtung relevante Oberflächencharakteristika der Glaselemente maskiert, welche für eine Fügeverbindung wie beim Niedertemperatur Waferbonding benötigt werden, dass die Beschichtung inkompatibel mit dem zu verwendenden Kleber ist, oder dass die Beschichtung durch das Fügeverfahren beschädigt oder unbrauchbar wird (thermisches Bonden).The joining or joining of coated glasses, as they are regularly used in biotechnological analysis, further limits the possible joining processes. The reasons for this are that the coating masks relevant surface characteristics of the glass elements, which are required for a joint connection such as with low-temperature wafer bonding, that the coating is incompatible with the adhesive to be used, or that the coating is damaged or unusable by the joining process (thermal bonding ).

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung in biotechnologischen Analyseverfahren, umfassend einen Grundkörper aus einem Glasverbundmaterial der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, deren Verwendung zur Analyse biologischer Proben anzugeben.One object of the present invention is therefore to provide a device, in particular a device for use in biotechnological analysis methods, comprising a base body made of a glass composite material of the type mentioned at the beginning and a method for its production. Another object of the present invention is to specify their use for analyzing biological samples.

In einer Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben durch eine Vorrichtung umfassend ein Glasverbundmaterial. Dieses Glasverbundmaterial umfasst wenigstens ein erstes Glaselement, eine Haftvermittlerschicht und ein zweites Glaselement, wobei eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern kovalent an eine erste Oberfläche des ersten Glaselements gebunden ist, und wobei eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern kovalent an eine erste Oberfläche des zweiten Glaselements gebunden ist, dadurch dass die Haftvermittlerschicht durch kovalente Bindungen zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern gebildet ist, sodass das erste mit dem zweiten Glaselement durch die Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist.In one embodiment, the present invention achieves the above-mentioned objects by means of a device comprising a glass composite material. This glass composite material comprises at least a first glass element, an adhesion promoter layer and a second glass element, a plurality of first silane adhesion promoters being covalently bonded to a first surface of the first glass element, and a plurality of second silane coupling agents being covalently bonded to a first surface of the second Glass element is bound, in that the adhesion promoter layer is formed by covalent bonds between the first and second silane adhesion promoters, so that the first is irreversibly connected to the second glass element by the adhesion promoter layer.

Unter einer irreversiblen Verbindung wird eine Verbindung verstanden, die dauerhaft sein kann und nicht zerstörungsfrei getrennt werden kann, also z.B. nicht ohne Bruch eines Glaselements oder ohne Beschädigung des Haftvermittlers getrennt werden kann. Nach dem Trennen einer irreversiblen Verbindung ist es nicht möglich, die Verbindung wiederherzustellen. Im Unterschied dazu können reversible Verbindungen zerstörungsfrei gelöst und wieder verbunden werden, oft auch mehrfach.An irreversible connection is understood to be a connection that can be permanent and cannot be separated non-destructively, e.g. cannot be separated without breaking a glass element or without damaging the bonding agent. After breaking an irreversible connection, it is not possible to re-establish the connection. In contrast to this, reversible connections can be loosened and reconnected non-destructively, often multiple times.

Glaselemente, die kovalent mit reaktiven Amino-, Epoxy- oder Aldehydsilanen, reaktiven 3-D Hydrogelen oder 3-D Polymeren beschichtet sind, sind bekannt und werden regelmäßig in der biotechnologischen Analytik eingesetzt.Glass elements that are covalently coated with reactive amino, epoxy or aldehyde silanes, reactive 3-D hydrogels or 3-D polymers are known and are regularly used in biotechnological analysis.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass, in verblüffend einfacher Weise eine Verbindung zwischen wenigstens zwei komplementär beschichteten Glaselementen realisiert werden kann, in dem komplementär reaktive Gruppen von Silan-Haftvermittlern kovalente Bindungen miteinander eingehen, welche die beschichteten Glaselemente (und zwar über die gesamte, korrespondierenden mit Silan-Haftvermittler beschichteten Flächen) irreversible miteinander verbinden. Weiterhin kann das Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung weitere Glaselemente umfassen, die wiederum über komplementär reaktive Silan-Haftvermittler in eine Fügeverbindung gebracht werden können. Insbesondere können durch eine erfindungsgemäße Anordnung bzw. Oberflächenstrukturierung der Glaselemente Durchgänge in dem Verbundmaterial erzeugt werden, deren Innenflächen die jeweiligen reaktiven und funktionellen Glasbeschichtungen aufweisen. Daher ist in weiter erfindungsgemäßer Weise vorgesehen, erfindungsgemäße Vorrichtungen umfassend das Glasverbundmaterial besonders vorteilhafterweise in der Analyse von biologischen Proben einzusetzen, da die einzelnen Glaselemente bereits für eine solche Analyse besonders geeignete Beschichtungen aufweisen.In the manner according to the invention, it was first recognized that a connection between at least two complementarily coated glass elements can be realized in an amazingly simple way, in which complementary reactive groups of silane coupling agents enter into covalent bonds with one another, which the coated glass elements (over the entire , corresponding surfaces coated with silane adhesion promoter) irreversibly connect with one another. Furthermore, the glass composite material of the device according to the invention can comprise further glass elements, which in turn can be brought into a joint connection via complementary reactive silane adhesion promoters. In particular, through an arrangement or surface structuring of the glass elements according to the invention, passages can be produced in the composite material, the inner surfaces of which have the respective reactive and functional glass coatings. It is therefore provided in a further way according to the invention to use devices according to the invention comprising the glass composite material particularly advantageously in the analysis of biological samples, since the individual glass elements already have coatings that are particularly suitable for such an analysis.

„Glaselemente“ im Sinne dieser Offenbarung, also Glaselemente die in der hier beschriebenen Erfindung zum Einsatz kommen, sind ausdrücklich makroskopische Glaselemente. Somit schließt der Begriff „Glaselement“ hier mikroskopische Glaspartikel, insbesondere Nanopartikel, wie sie in Glaspulvern zur Beschichtung einer Glasfläche verwendet werden, ausdrücklich aus. Stattdessen sind die Glaselemente dieser Offenbarung Bauteile aus Glas, die wenigstens eine Oberfläche aufweisen, welche mit einer korrespondierenden Oberfläche eines anderen Glaselements in Verbindung gebracht werden können. Vorzugsweise sind Glaselemente im Sinne dieser Offenbarung flächig ausgebildete, insbesondere planare Elemente, welche stapelbar über jeweils korrespondiere Oberflächen miteinander in Verbindung gebracht werden können (z.B. Glasscheiben).“Glass elements” in the sense of this disclosure, that is to say glass elements that are used in the invention described here, are expressly macroscopic glass elements. Thus, the term “glass element” here expressly excludes microscopic glass particles, in particular nanoparticles, as used in glass powders for coating a glass surface. Instead, the glass elements of this disclosure are components made of glass that have at least one surface that can be associated with a corresponding surface of another glass element. For the purposes of this disclosure, glass elements are preferably flat, in particular planar elements which can be stacked and connected to one another via corresponding surfaces (e.g. glass panes).

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, kann das Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein drittes Glaselement und eine weitere Haftvermittlerschicht umfassen, wobei:

  1. (a) eine Vielzahl der ersten Silan-Haftvermittler kovalent an eine zweite Oberfläche des zweiten Glaselements gebunden ist, und wobei eine Vielzahl der zweiten Silan-Haftvermittler kovalent an eine erste Oberfläche des dritten Glaselements gebunden ist, sodass die weitere Haftvermittlerschicht durch kovalente Bindungen zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern gebildet ist, sodass das zweite mit dem dritten Glaselement durch die weitere Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist; oder
  2. (b) eine Vielzahl der zweiten Silan-Haftvermittler kovalent an eine zweite Oberfläche des zweiten Glaselements gebunden ist, und wobei eine Vielzahl der ersten Silan-Haftvermittler kovalent an eine erste Oberfläche des dritten Glaselements gebunden ist, so dass die weitere Haftvermittlerschicht durch kovalente Bindungen zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern gebildet ist, sodass das zweite mit dem dritten Glaselement durch die weitere Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist.
According to an advantageous embodiment, the glass composite material of the device according to the invention can comprise a third glass element and a further adhesion promoter layer, wherein:
  1. (A) a plurality of the first silane coupling agent is covalently bonded to a second surface of the second glass element, and wherein a plurality of the second silane coupling agent is covalently bonded to a first surface of the third glass element, so that the further coupling agent layer by covalent bonds between the first and second silane adhesion promoters are formed so that the second is irreversibly connected to the third glass element by the further adhesion promoter layer; or
  2. (b) a plurality of the second silane coupling agents is covalently bonded to a second surface of the second glass element, and wherein a plurality of the first silane coupling agents are covalently bonded to a first surface of the third glass element, so that the further coupling agent layer by covalent bonds between the first and second silane adhesion promoters is formed, so that the second is irreversibly connected to the third glass element by the further adhesion promoter layer.

Im Folgenden werden einige der aus Kombination von komplementär reaktiven ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern vorteilhaften Ausgestaltungen des Glasverbundmaterials der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Bevorzugt umfasst:

  1. (a) wenn der erste Silan-Haftvermittler aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxy-, Aldehyd- oder Polymergruppen umfassen, ausgewählt ist, der zweite Silan-Haftvermittler eine reaktive Amino-Gruppe; oder
  2. (b) wenn der zweite Silan-Haftvermittler aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxy-, Aldehyd- und Polymergruppen umfassen, ausgewählt ist, der erste Silan-Haftvermittler eine reaktive Amino-Gruppe; oder
  3. (c) wenn der erste Silan-Haftvermittler aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxygruppen umfassen, ausgewählt ist, der zweite Silan-Haftvermittler eine reaktive Thiol-Gruppe; oder
  4. (d) wenn der zweite Silan-Haftvermittler aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxygruppen umfassen, ausgewählt ist, der erste Silan-Haftvermittler eine reaktive Thiol-Gruppe.
Some of the embodiments of the glass composite material of the device according to the invention which are advantageous from a combination of complementarily reactive first and second silane adhesion promoters are described below. Preferably includes:
  1. (a) when the first silane coupling agent is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents comprising reactive epoxy, aldehyde or polymer groups, the second silane coupling agent is a reactive amino group; or
  2. (b) when the second silane coupling agent is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents comprising reactive epoxy, aldehyde and polymer groups, the first silane coupling agent is a reactive amino group; or
  3. (c) when the first silane coupling agent is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents comprising reactive epoxy groups, the second silane coupling agent is a reactive thiol group; or
  4. (d) when the second silane coupling agent is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents comprising reactive epoxy groups, the first silane coupling agent is a reactive thiol group.

Der Begriff „Silan-Haftvermittler“ im Rahmen dieser Offenbarung umfasst kovalent an eine Glasoberfläche gebundene Silane mit reaktiven Epoxy-, Aldehyd-, Thiol-, Amino- oder Polymergruppen.

Figure DE102019215076B4_0001
Figure DE102019215076B4_0002
 The term “silane coupling agent” in the context of this disclosure includes silanes covalently bonded to a glass surface with reactive epoxy, aldehyde, thiol, amino or polymer groups.
Figure DE102019215076B4_0001
Figure DE102019215076B4_0002

Insbesondere N-Hydroxysuccinimidsilan-Haftvermittler können neben der reaktiven Estergruppe des N-Hydroxysuccinimids ein Polymer umfassen, sodass eine Vernetzung zwischen den reaktiven N-Hydroxysuccinimidsilan-Haftvermittlern möglich ist. In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung kann ein Glaselement mit einem quervernetzen „Polymersilan-Haftvermittler“ beschichtet sein.In particular, N-hydroxysuccinimidesilane adhesion promoters can comprise a polymer in addition to the reactive ester group of the N-hydroxysuccinimide, so that crosslinking between the reactive N-hydroxysuccinimidesilane adhesion promoters is possible. In advantageous embodiments of the invention, a glass element can be coated with a cross-linked “polymer silane coupling agent”.

Aminosilan-, Epoxysilan und/oder N-Hydroxysuccinimidsilan-Haftvermittler-Beschichtungen sind besonders geeignet Oligonukleotidmoleküle zu binden bzw. zu immobilisieren. Weiterhin sind Epoxysilan- und/oder Aldehydsilan-Haftvermittler-Beschichtungen besonders geeignet Peptide zu binden, und Aldehydsilan-, Epoxysilan und/oder N-Hydroxysuccinimidsilan-Haftvermittler -Beschichtungen sind besonders geeignet Proteine zu binden.Aminosilane, epoxysilane and / or N-hydroxysuccinimidesilane adhesion promoter coatings are particularly suitable for binding or immobilizing oligonucleotide molecules. Furthermore, epoxysilane and / or aldehyde silane adhesion promoter coatings are particularly suitable for binding peptides, and aldehyde silane, epoxysilane and / or N-hydroxysuccinimidesilane adhesion promoter coatings are particularly suitable for binding proteins.

Die Begriffe „erste“ und „zweite“ Haftvermittler sind im Rahmen dieser Offenbarung im weitesten Sinne zu verstehen. Insbesondere ist aus ihnen keine Reihenfolge im zeitlichen Sinne oder eine Präferenz bezüglich ihrer Auswahl zu verstehen. Stattdessen deuten die Begriffe lediglich an, dass die kovalente Verbindung durch zwei komplementär reaktive Silan-Haftvermittler vermittelt wird, nämlich einem „ersten“ und einem „zweiten“ Silan-Haftvermittler.The terms “first” and “second” adhesion promoters are to be understood in the broadest sense in the context of this disclosure. In particular, they do not mean a sequence in the temporal sense or a preference with regard to their selection. Instead, the terms only indicate that the covalent connection is mediated by two complementary reactive silane coupling agents, namely a “first” and a “second” silane coupling agent.

Dabei sind „komplementär reaktive“ Silan-Haftvermittler solche Silan-Haftvermittler, die miteinander eine kovalente Bindungsreaktion eingehen können. Beispielsweise sind Aminosilan-Haftvermittler komplementär reaktiv mit Epoxysilan-, Aldehydsilan- und Polymersilan-Haftvermittlern."Complementary reactive" silane coupling agents are those silane coupling agents that can enter into a covalent bonding reaction with one another. For example, aminosilane coupling agents are complementarily reactive with epoxysilane, aldehyde silane and polymer silane coupling agents.

Bevorzugt kann ein Epoxysilan-Haftvermittler eine kovalente Bindung mit einem Aminosilan- oder einem Thiosilan-Haftvermittler eingehen.

Figure DE102019215076B4_0003
An epoxysilane coupling agent can preferably enter into a covalent bond with an aminosilane or a thiosilane coupling agent.
Figure DE102019215076B4_0003

In besonders vorteilhafter Weise wird bei der Bindungsreaktion zwischen einem Epoxysilan-Haftvermittler und einem Aminosilan- oder einem Thiosilan-Haftvermittler kein Kondensationsprodukt erzeugt, welches in der Haftvermittlerschicht verbleibt.In a particularly advantageous manner, in the bonding reaction between an epoxysilane coupling agent and an aminosilane or a thiosilane coupling agent, no condensation product which remains in the coupling agent layer is generated.

Bevorzugt kann ein Aldehydsilan-Haftvermittler eine kovalente Bindung mit einem Aminosilan-Haftvermittler eingehen:

Figure DE102019215076B4_0004
An aldehyde silane coupling agent can preferably enter into a covalent bond with an aminosilane coupling agent:
Figure DE102019215076B4_0004

Bevorzugt kann ein Polymersilan-Haftvermittler eine kovalente Bindung mit einem Aminosilan-Haftvermittler eingehen.

Figure DE102019215076B4_0005
A polymer silane coupling agent can preferably enter into a covalent bond with an aminosilane coupling agent.
Figure DE102019215076B4_0005

In vorteilhafter Weise weisen die über die Silan-Haftvermittler miteinander zu verbindenden, korrespondierenden Oberflächen der Glaselemente eine Rauheit und/oder Oberflächenstruktur auf, welche einen Abstand zwischen den Oberflächen gewährleistet, der die kovalente Bindung zwischen den jeweiligen Silan-Haftvermittlern ermöglicht. In besonders vorteilhaften Ausgestaltungen wird hierdurch die Verbindung der Glaselemente ermöglicht, ohne dass sich in der Haftvermittlerschicht Hohlräume bilden, welche die strukturelle Integrität des Glasverbundmaterials beeinträchtigen.The corresponding surfaces of the glass elements to be connected to one another via the silane adhesion promoters advantageously have a roughness and / or surface structure which ensures a distance between the surfaces that enables the covalent bond between the respective silane adhesion promoters. In particularly advantageous refinements, this enables the glass elements to be connected without the formation of cavities in the adhesion promoter layer which impair the structural integrity of the glass composite material.

In Bezug auf die Bindungsreaktivität der Silan-Haftvermittler kann dieser Abstand auch als Wirkungsabstand bezeichnet sein. Unter korrespondierenden Oberflächen werden in diesem Zusammenhang diejenigen Oberflächen der Glaselemente verstanden, die im Glasverbundmaterial über die Haftvermittlerschicht miteinander verbunden sind, und die entsprechend ihrer Oberflächenstruktur so korrespondieren, dass sie miteinander in den Wirkungsabstand verbracht werden können. Wenn der Abstand zwischen zwei mit komplementär reaktiven Silan-Haftvermittlern beschichteten Oberflächen kleiner oder gleich dem Wirkungsabstand ist, kommt es zu einer Bindungsreaktion, sodass die komplementär reaktiven Silan-Haftvermittler eine kovalente Bindung eingehen und die Haftvermittlerschicht des Glasverbundmaterials der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet und so die Oberflächen der Glaselemente, bzw. die Glaselemente kovalent und irreversibel miteinander verbindet. Im Gegensatz zu aus der Praxis bekannten Kleberschichten, bildet die derart erzeugte Haftvermittlerschicht eine besonders dünne und homogene Schicht mit zu vernachlässigender Dickenvariation. In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist die Dicke der Haftvermittlerschicht geringer als 20 nm, bevorzugt geringer als 10 nm und weiter bevorzugt geringer als 5 nm.With regard to the binding reactivity of the silane coupling agent, this distance can also be referred to as the effective distance. In this context, corresponding surfaces are understood to mean those surfaces of the glass elements which are connected to one another in the glass composite material via the adhesion promoter layer and which correspond in accordance with their surface structure in such a way that they can be brought together in the effective distance. If the distance between two surfaces coated with complementarily reactive silane adhesion promoters is less than or equal to the effective distance, a binding reaction occurs, so that the complementarily reactive silane adhesion promoters enter into a covalent bond and the adhesion promoter layer of the glass composite material of the device according to the invention forms and thus the surfaces the glass elements, or the glass elements, covalently and irreversibly connects with one another. In contrast to adhesive layers known from practice, the adhesion promoter layer produced in this way forms a particularly thin and homogeneous layer with a negligible variation in thickness. In advantageous embodiments of the invention, the thickness of the adhesion promoter layer is less than 20 nm, preferably less than 10 nm and more preferably less than 5 nm.

Im Hinblick auf die zu verwendenden Glaselemente ist denkbar, dass diese aus: Kalk-Natron-Glaselementen, Borosilikat-Glaselementen, Quarzglaselementen und/oder alkalifreien Alumino-Borosilikat-Glaselementen ausgewählt sind.With regard to the glass elements to be used, it is conceivable that these are selected from: soda-lime glass elements, borosilicate glass elements, quartz glass elements and / or alkali-free aluminoborosilicate glass elements.

Bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung entsprechend eines Lithium-Aluminiumsilikatglases (in Gewichts-%) haben: SiO2 55-69 Al2O3 18-25 Li2O 3-5 Na2O+K2O 0-30 MgO+CaO+SrO+BaO 0-5 ZnO 0-4 TiO2 0-5 ZrO2 0-5 TiO2+ZrO2+SnO2 2-6 P2O5 0-8 F 0-1 B2O3 0-2 The glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition corresponding to a lithium aluminum silicate glass (in% by weight): SiO 2 55-69 Al 2 O 3 18-25 Li 2 O 3-5 Na 2 O + K 2 O 0-30 MgO + CaO + SrO + BaO 0-5 ZnO 0-4 TiO 2 0-5 ZrO 2 0-5 TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 2-6 P 2 O 5 0-8 F. 0-1 B 2 O 3 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzungen Gewichts-%) haben: SiO2 57-66 Al2O3 18-23 Li2O 3-5 Na2O+K2O 3-25 MgO+CaO+SrO+BaO 1-4 ZnO 0-4 TiO2 0-4 ZrO2 0-5 TiO2+ZrO2+SnO2 2-6 P2O5 0-7 F 0-1 B2O3 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (% by weight): SiO 2 57-66 Al 2 O 3 18-23 Li 2 O 3-5 Na 2 O + K 2 O 3-25 MgO + CaO + SrO + BaO 1-4 ZnO 0-4 TiO 2 0-4 ZrO 2 0-5 TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 2-6 P 2 O 5 0-7 F. 0-1 B 2 O 3 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 57-63 Al2O3 18-22 Li2O 3.5-5 Na2O+K2O 5-20 MgO+CaO+SrO+BaO 0-5 ZnO 0-3 TiO2 0-3 ZrO2 0-5 TiO2+ZrO2+SnO2 2-5 P2O5 0-5 F 0-1 B2O3 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 57-63 Al 2 O 3 18-22 Li 2 O 3.5-5 Na 2 O + K 2 O 5-20 MgO + CaO + SrO + BaO 0-5 ZnO 0-3 TiO 2 0-3 ZrO 2 0-5 TiO 2 + ZrO 2 + SnO 2 2-5 P 2 O 5 0-5 F. 0-1 B 2 O 3 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung entsprechend eines Kalknatron-Silikatglases (in Gewichts-%) haben: SiO2 40-81 Al2O3 0-6 B2O3 0-5 Li2O+Na2O+K2O 5-30 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30 TiO2+ZrO2 0-7 P2O5 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition corresponding to a soda-lime silicate glass (in% by weight): SiO 2 40-81 Al 2 O 3 0-6 B 2 O 3 0-5 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-30 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-30 TiO 2 + ZrO 2 0-7 P 2 O 5 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 50-81 Al2O3 0-5 B2O3 0-5 Li2O+Na2O+K2O 5-28 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25 TiO2+ZrO2 0-6 P2O5 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 50-81 Al 2 O 3 0-5 B 2 O 3 0-5 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-28 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-25 TiO 2 + ZrO 2 0-6 P 2 O 5 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 50-76 Al2O3 0-5 B2O3 0-5 Li2O+Na2O+K2O 5-25 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20 TiO2+ZrO2 0-5 P2O5 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 50-76 Al 2 O 3 0-5 B 2 O 3 0-5 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-25 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-20 TiO 2 + ZrO 2 0-5 P 2 O 5 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung entsprechend eines Borosilikatglases (in Gewichts-%) haben: SiO2 60-85 Al2O3 0-10 B2O3 5-20 Li2O+Na2O+K2O 2-16 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15 TiO2+ZrO2 0-5 P2O5 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition corresponding to a borosilicate glass (in% by weight): SiO 2 60-85 Al 2 O 3 0-10 B 2 O 3 5-20 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 2-16 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15 TiO 2 + ZrO 2 0-5 P 2 O 5 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 63-84 Al2O3 0-8 B2O3 5-18 Li2O+Na2O+K2O 3-14 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12 TiO2+ZrO2 0-4 P2O5 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 63-84 Al 2 O 3 0-8 B 2 O 3 5-18 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 3-14 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-12 TiO 2 + ZrO 2 0-4 P 2 O 5 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 63-83 Al2O3 0-7 B2O3 5-18 Li2O+Na2O+K2O 4-14 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10 TiO2+ZrO2 0-3 P2O5 0-2 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 63-83 Al 2 O 3 0-7 B 2 O 3 5-18 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 4-14 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-10 TiO 2 + ZrO 2 0-3 P 2 O 5 0-2

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung entsprechend eines Alkali-Aluminiumsilikatglases (in Gewichts-%) haben: SiO2 40-75 Al2O3 10-30 B2O3 0-20 Li2O+Na2O+K2O 4-30 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15 TiO2+ZrO2 0-15 P2O5 0-10 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition corresponding to an alkali-aluminum silicate glass (in% by weight): SiO 2 40-75 Al 2 O 3 10-30 B 2 O 3 0-20 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 4-30 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-15 TiO 2 + ZrO 2 0-15 P 2 O 5 0-10

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung entsprechend eines alkaliarmen Aluminiumsilikatglases (in Gewichts-%) haben: SiO2 50-70 Al2O3 10-27 B2O3 0-18 Li2O+Na2O+K2O 5-28 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13 TiO2+ZrO2 0-13 P2O5 0-9 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition corresponding to a low-alkali aluminum silicate glass (in% by weight): SiO 2 50-70 Al 2 O 3 10-27 B 2 O 3 0-18 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5-28 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-13 TiO 2 + ZrO 2 0-13 P 2 O 5 0-9

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 55-68 Al2O3 10-27 B2O3 0-15 Li2O+Na2O+K2O 4-27 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12 TiO2+ZrO2 0-10 P2O5 0-8 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 55-68 Al 2 O 3 10-27 B 2 O 3 0-15 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 4-27 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-12 TiO 2 + ZrO 2 0-10 P 2 O 5 0-8

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 50-75 Al2O3 7-25 B2O3 0-20 Li2O+Na2O+K2O 0-4 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25 TiO2+ZrO2 0-10 P2O5 0-5 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 50-75 Al 2 O 3 7-25 B 2 O 3 0-20 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-4 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-25 TiO 2 + ZrO 2 0-10 P 2 O 5 0-5

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 52-73 Al2O3 7-23 B2O3 0-18 Li2O+Na2O+K2O 0-4 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23 TiO2+ZrO2 0-10 P2O5 0-5 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 52-73 Al 2 O 3 7-23 B 2 O 3 0-18 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-4 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-23 TiO 2 + ZrO 2 0-10 P 2 O 5 0-5

Wiederum bevorzugt kann das Glas eines im Glasverbundmaterial der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Glaselements die folgende Zusammensetzung (in Gewichts-%) haben: SiO2 53-71 Al2O3 7-22 B2O3 0-18 Li2O+Na2O+K2O 0-4 MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22 TiO2+ZrO2 0-8 P2O5 0-5 Again, the glass of a glass element to be used in the glass composite material of the device according to the invention can preferably have the following composition (in% by weight): SiO 2 53-71 Al 2 O 3 7-22 B 2 O 3 0-18 Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-4 MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 5-22 TiO 2 + ZrO 2 0-8 P 2 O 5 0-5

Es versteht sich, dass die jeweiligen Glasbestandteile der aufgeführten Glaszusammensetzungen in der Summe 100 Gewichts-% betragen müssen. Dennoch können die in der der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Gläser, insbesondere die oben beschriebenen Gläser, wiederum modifiziert sein. So kann beispielsweise die Farbe des jeweiligen Glases verändert sein.It goes without saying that the respective glass components of the glass compositions listed must total 100% by weight. Nevertheless, the glasses to be used in the device according to the invention, in particular the glasses described above, can again be modified. For example, the color of the respective glass can be changed.

In vorteilhaften Ausgestaltungen werden die Glaselemente unter Verwendung besonders reiner Rohstoffe hergestellt, um die Fluoreszenz unter Beleuchtung mit UV-Strahlung und/oder Strahlung im sichtbaren Licht zu minimieren. Insbesondere die Verwendung von Rohstoffen mit sehr niedrigem Eisenanteil hat sich hierfür als vorteilhaft erwiesen. Die so hergestellten Gläser enthalten also in vorteilhafter Weise besonders wenige Verunreinigungen, insbesondere wenig Eisen.In advantageous refinements, the glass elements are produced using particularly pure raw materials in order to minimize the fluorescence when illuminated with UV radiation and / or radiation in visible light. In particular, the use of raw materials with a very low iron content has proven to be advantageous for this. The glasses produced in this way therefore advantageously contain particularly few impurities, in particular little iron.

Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend genannten Aufgaben mit einer Vorrichtung, insbesondere einer Vorrichtung zur Verwendung in biotechnologischen Analyseverfahren, umfassend einen Grundkörper aus einem Glasverbundmaterial, wobei der Grundkörper ein oder mehrere Durchgänge umfasst, insbesondere ein Durchgang oder mehrere Durchgänge, die als Kanal oder Kanäle für Flüssigkeiten ausgebildet sind.The present invention achieves the above-mentioned objects with a device, in particular a device for use in biotechnological analysis methods, comprising a base body made of a glass composite material, the base body comprising one or more passages, in particular one or more passages, which are used as a channel or channels for Liquids are formed.

In vorteilhafter Weise kann das erste Glaselement als eine Bodenplatte der Vorrichtung und das zweite Glaselement als eine Deckplatte der Vorrichtung ausgebildet sein.The first glass element can advantageously be designed as a base plate of the device and the second glass element as a cover plate of the device.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung des zweiten Glaselements zur Realisierung des Durchgangs im Grundkörper ist es denkbar, dass der Durchgang oder die Durchgänge als Aussparung oder Aussparungen in dem zweiten Glaselement ausgebildet sind. Bevorzugt können die Aussparungen so geformt sein, dass durch deren Geometrie ein besonderes Strömungsverhalten von durch den Durchgang bzw. die Durchgänge strömenden Flüssigkeiten erzeugt wird.With regard to the design of the second glass element for realizing the passage in the base body, it is conceivable that the passage or the passages are designed as a recess or recesses in the second glass element. The recesses can preferably be shaped in such a way that their geometry generates a special flow behavior of liquids flowing through the passage or passages.

In weiter vorteilhafter Weise kann das erste Glaselement als eine Bodenplatte der Vorrichtung und das dritte Glaselement als eine Deckplatte der Vorrichtung ausgebildet sein. Hier wirkt das zweite Glaselement als Interposer (bzw. Abstandshalter oder Zwischenstück) zwischen dem ersten und dritten Glaselement. In besonders vorteilhafter Weise kann das zweite Glaselement in solchen Ausführungsformen eine oder mehrere Öffnungen umfassen, wobei die Öffnung bzw. Öffnungen im zweiten Glaselements derart ausgebildet sind, sodass der durch die Öffnung bzw. Öffnungen gebildete Raum bzw. die gebildeten Räume in der Vorrichtung den Durchgang oder die Durchgänge bilden. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Glaselement in weiter vorteilhaften Ausführungsformen mehrteilig ausgebildet sein, wobei die einzelnen Teile des zweiten Glaselements derart ausgebildet sind, sodass der Raum bzw. die Räume zwischen den einzelnen Teilen den Durchgang oder die Durchgänge bilden.In a further advantageous manner, the first glass element can be designed as a base plate of the device and the third glass element as a cover plate of the device. Here the second glass element acts as an interposer (or spacer or intermediate piece) between the first and third glass element. In a particularly advantageous manner, the second glass element in such embodiments can comprise one or more openings, the opening or openings in the second glass element being formed in such a way that the space or spaces formed by the opening or openings in the device the passage or form the passages. Alternatively or additionally, the second glass element can be designed in several parts in further advantageous embodiments, the individual parts of the second glass element being designed in such a way that the space or spaces between the individual parts form the passage or passages.

In bevorzugten Ausgestaltungen, verleiht ein als Bodenplatte ausgebildetes erstes Glaselement der Vorrichtung Stabilität, die die Handhabung der Vorrichtung erleichtert, bestimmt ein als Interposer ausgestaltetes zweites Glaselement die Geometrie, insbesondere die Höhe und Breite, des Durchgangs bzw. der Durchgänge, und dadurch das Volumen des Durchgangs bzw. der Durchgänge, und ist das als Deckplatte ausgebildete dritte Glaselement gemäß des Analyseverfahrens, in dem die Vorrichtung eingesetzt wird, ausgewählt, sodass eine störungsfreie und hochauflösende Detektion des Analysesignals möglich ist.In preferred embodiments, a first glass element designed as a base plate gives the device stability which facilitates the handling of the device, a second glass element designed as an interposer determines the geometry, in particular the height and width, of the passage or passages, and thereby the volume of the Passage or passages, and the third glass element designed as a cover plate is selected according to the analysis method in which the device is used, so that interference-free and high-resolution detection of the analysis signal is possible.

In vorteilhafter Weise ist das erste Glaselement, insbesondere ein als Bodenplatte ausgebildetes erstes Glaselement, zwischen 0,5 und 2,0 mm dick, insbesondere 0,5 mm 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm oder 1,0 mm dick, um der Vorrichtung Stabilität zu verleihen und die Handhabung der Vorrichtung zu erleichtern.The first glass element, in particular a first glass element designed as a base plate, is advantageously between 0.5 and 2.0 mm thick, in particular 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm or 1.0 mm thick in order to give the device stability and to facilitate the handling of the device.

In weiter vorteilhafter Weise ist das zweite Glaselement, insbesondere ein als Interposer ausgebildetes zweites Glaselement, eine Glasscheibe mit einer Dicke von zwischen 0,05 und 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 und 0,175 mm. In besonders vorteilhafter Weise ist das zweite Glaselement eine Glasscheibe mit einer Dicke von, insbesondere ein als Interposer ausgebildetes zweites Glaselement, 0,05 mm, 0,075 mm, 0,1 mm, 0,125 mm, 0,15 mm oder 0,175 mm dick. Hierdurch kann das Volumen des Durchgangs wiederum vorteilhaft äußerst geringgehalten werden, sodass die Mengen der im Analyseverfahren einzusetzenden hochpreisigen und/oder aggressiven bzw. giftigen Reagenzien minimiert werden kann.In a further advantageous manner, the second glass element, in particular a second glass element designed as an interposer, is a glass pane with a thickness of between 0.05 and 0.3 mm, in particular between 0.1 and 0.175 mm. In a particularly advantageous manner, the second glass element is a glass pane with a thickness of, in particular a second glass element designed as an interposer, 0.05 mm, 0.075 mm, 0.1 mm, 0.125 mm, 0.15 mm or 0.175 mm thick. As a result, the volume of the passage can in turn be advantageously kept extremely small, so that the quantities of the high-priced and / or aggressive or poisonous reagents to be used in the analysis method can be minimized.

In vorteilhafter Weise ist das dritte Glaselement, insbesondere ein als Deckplatte ausgebildetes drittes Glaselement, zwischen 0,1 und 0,5 mm dick, insbesondere zwischen 0,15 und 0,2 mm dick. In besonders vorteilhafter Weise ist das dritte Glaselement, insbesondere ein als Deckplatte ausgebildetes drittes Glaselement, 0,1 mm, 0,15 mm, 0,2 mm oder 0,25 mm dick. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der Abstand zwischen einem zu detektieren Analysesignal innerhalb des Durchgangs der Vorrichtung und einem optischen Verstärker bzw. Detektor, beispielsweise einer in der Fluoreszenzmikroskopie eingesetzten Mikroskop-Optik, ebenfalls geringgehalten werden, sodass eine störungsfreie und hochauflösende Detektion des Analysesignals möglich ist.The third glass element, in particular a third glass element designed as a cover plate, is advantageously between 0.1 and 0.5 mm thick, in particular between 0.15 and 0.2 mm thick. In a particularly advantageous manner, the third glass element, in particular a third glass element designed as a cover plate, is 0.1 mm, 0.15 mm, 0.2 mm or 0.25 mm thick. In this way, the distance between an analysis signal to be detected within the passage of the device and an optical amplifier or detector, for example microscope optics used in fluorescence microscopy, can also be kept small, so that interference-free and high-resolution detection of the analysis signal is possible.

In besonders vorteilhafter Weise kann in allen beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung an wenigstens eine Oberfläche des Durchgangs oder der Durchgänge eine Vielzahl der zweiten Silan-Haftvermittler gebunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann an wenigstens eine Oberfläche des Durchgangs oder der Durchgänge eine Vielzahl der ersten Silan-Haftvermittler gebunden sein. Dies ermöglicht die Immobilisierung von mit dem ersten und/oder zweiten Silan-Haftvermittlern komplementär reaktiven Biomolekülen an der jeweiligen Oberfläche des Durchgangs oder der Durchgänge aus einer durch den Durchgang oder die Durchgänge geführten in Flüssigkeit gelösten biologischen Probe, sodass einerseits die Zusammensetzung der Probe und andererseits das immobilisierte Biomolekül selbst analysiert werden kann.In a particularly advantageous manner, in all of the described embodiments of the device, a large number of the second silane adhesion promoters can be bonded to at least one surface of the passage or passages. Alternatively or additionally, a multiplicity of the first silane coupling agents can be bonded to at least one surface of the passage or passages. This enables the immobilization of biomolecules which are complementarily reactive with the first and / or second silane adhesion promoters on the respective surface of the passage or passages from a biological sample passed through the passage or passages dissolved in liquid, so that on the one hand the composition of the sample and on the other hand the immobilized biomolecule itself can be analyzed.

Der Durchgang bzw. die Durchgänge der Vorrichtung haben wenigstens eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung durch die in der Regel in Flüssigkeit gelöste biologische Proben in den Durchgang eintreten oder eingebracht werden bzw. austreten oder entnommen werden. Durch die einfach zu realisierende präzise Formung der Glaselemente und die reproduzierbare Dicke der Haftvermittlerschicht kann das Volumen eines Durchgangs in der Vorrichtung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. So kann das Volumen einer in Flüssigkeit gelösten Probe dem Volumen des Durchgangs angepasst werden, sodass wahlweise nicht nur die Bodenfläche des Durchgangs mit Probe in Verbindung gebracht wird, sondern durch vollständiges Füllen des Durchgangs auch die Seiten- und Deckenfläche des Durchgangs. Gleichermaßen kann das gesamte Volumen des Durchgangs leicht mit Waschlösungen durchspült werden, sodass unvorteilhafte Verunreinigungen vermieden werden können.The passage or passages of the device have at least one inlet opening and one outlet opening through which biological samples usually dissolved in liquid enter or are introduced into the passage or exit or are removed. The volume of a passage in the device can be determined with high accuracy due to the precise shaping of the glass elements, which is easy to implement, and the reproducible thickness of the adhesion promoter layer. Thus, the volume of a sample dissolved in liquid can be adapted to the volume of the passage, so that optionally not only the bottom surface of the passage is brought into connection with the sample, but also the side and top surface of the passage by completely filling the passage. Likewise, the entire volume of the passage can easily be flushed with washing solutions, so that disadvantageous contamination can be avoided.

Durch die Ausgestaltung des zweiten Glaselements können weiterhin vorteilhafterweise mehrere mikrofluidische Durchgänge durch die Vorrichtung führen und so die parallele Analyse einer Vielzahl von Proben ermöglichen, wobei das Risiko einer Kreuzkontamination gering ist.Due to the design of the second glass element, several microfluidic passages can also advantageously lead through the device and thus enable the parallel analysis of a large number of samples, the risk of cross-contamination being low.

Des Weiteren kann der Grundkörper der Vorrichtung Befestigungselemente umfassen. Zum Beispiel kann ein als Bodenplatte der Vorrichtung ausgebildetes erstes Glaselement Elemente zur Befestigung der Bodenplatte in einem Laborautomaten zum Einbringen von Proben und Lösungen in die Vorrichtung umfassen. Der Grundkörper kann des Weiteren Befestigungselemente für Analyseinstrumente oder Zu- und Ableitungen umfassen, welche in manchen Ausführungsformen auch im Fluidkontakt mit einem Durchgang oder mehreren Durchgängen der Vorrichtung stehen können.Furthermore, the base body of the device can comprise fastening elements. For example, a first glass element designed as a base plate of the device can comprise elements for fastening the base plate in a laboratory machine for introducing samples and solutions into the device. The base body can furthermore comprise fastening elements for analytical instruments or feed and discharge lines, which in some embodiments can also be in fluid contact with one or more passages of the device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in biotechnologischen Analyse Verfahren geeignet, insbesondere in Verfahren, welche den Einsatz von hochpreisigen und/oder nur in kleinsten Mengen verfügbaren, in Flüssigkeit gelösten Reagenzien erfordern. Die bei solchen Verfahren üblichen Reaktionen können in erfindungsgemäßen Vorrichtungen in dem Durchgang bzw. in den Durchgängen stattfinden, welche vorteilhafter Weise als mikrofluidische Kanäle bzw. Reaktionskammern ausgebildet sein können.The device according to the invention is particularly advantageously suitable for use in biotechnological analysis methods, in particular in methods which require the use of high-priced and / or only very small quantities of reagents dissolved in liquid. The reactions customary in such methods can take place in devices according to the invention in the passage or in the passages, which can advantageously be designed as microfluidic channels or reaction chambers.

In verschiedenen Ausführungsformen ist die Vorrichtung ein Microarray, ein Biochip oder eine Durchflusskammer. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung, als Mikrofluid-Durchflusskammer (microfluidic flow cell) ausgebildet sein, welche beispielsweise in Verfahren des Next Generation Sequencings (NGS, den neusten DNA-Sequenzierungstechnologien) eingesetzt werden.In various embodiments, the device is a microarray, a biochip or a flow chamber. In particular, a device according to the invention can be designed as a microfluidic flow cell, which is used, for example, in Next Generation Sequencing (NGS, the latest DNA sequencing technologies) methods.

In vorteilhafter Weise können Oligonukleotidmoleküle, die in den Durchgang bzw. die Durchgänge eingebracht werden, an den in den Durchgang bzw. die Durchgänge ragenden, weiterhin reaktiven Silan-Haftvermittlern, insbesondere an Aminosilan-, Epoxysilan- und/oder NHS-Silan-Haftvermittlern, immobilisiert werden.Advantageously, oligonucleotide molecules that are introduced into the passage or passages can be attached to the still reactive silane protruding into the passage or passages. Adhesion promoters, in particular on aminosilane, epoxysilane and / or NHS-silane adhesion promoters, are immobilized.

In NGS-Verfahren sind diese Oligonukleotide üblicherweise Linker-Sequenzen, an die die zu sequenzierende Nukleotidsequenz wiederum durch Hybridisierung gebunden wird und im Durchgang der Vorrichtung für die weiteren enzymatischen Polymerasereaktionen präsentiert wird. Ein NGS-Verfahren in einem mikrofluidischen Durchgang bzw. Kanal durchzuführen erlaubt eine erhöhte Reaktionseffizienz, da die für die jeweiligen Reaktionsschritte notwendigen Temperaturen in den kleinen Volumina besonders schnell ohne unvorteilhafte Verzögerung erreicht werden.In NGS processes, these oligonucleotides are usually linker sequences to which the nucleotide sequence to be sequenced is in turn bound by hybridization and is presented in the passage of the device for the further enzymatic polymerase reactions. Carrying out an NGS process in a microfluidic passage or channel allows increased reaction efficiency, since the temperatures necessary for the respective reaction steps can be reached particularly quickly in the small volumes without any disadvantageous delay.

In erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die eine Vielzahl von Durchgängen umfassen, können parallel eine Vielzahl in den einzelnen Durchgängen vorteilhafterweise unterschiedliche mikrofluidische Verfahren durchgeführt werden, sodass die Vorrichtung als Miniatur-Labor oder Biochip eingesetzt wird.In devices according to the invention that comprise a plurality of passages, a plurality of microfluidic methods, advantageously different, can be carried out in parallel in the individual passages, so that the device is used as a miniature laboratory or biochip.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Glasverbundmaterials offenbart, umfassend

  • - Bereitstellen eines ersten Glaselements, welches eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern gebunden ist, sowie eines zweiten Glaselements, welches
    1. (a) eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern gebunden ist oder
    2. (b) eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern gebunden ist und eine zweite Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern gebunden ist; und
  • - Inkontaktbringen der ersten Oberfläche des ersten Glaselements mit der ersten Oberfläche des zweiten Glaselements, sodass die ersten mit den zweiten Silan-Haftvermittlern kovalente Bindungen eingehen und eine Haftvermittlerschicht zwischen dem ersten und zweiten Glaselement bilden, sodass das erste Glaselement irreversibel mit dem zweiten Glaselement verbunden wird.
Furthermore, a method for producing a glass composite material is disclosed, comprising
  • - Provision of a first glass element which comprises a first surface to which a multiplicity of first silane coupling agents are bonded, and a second glass element which
    1. (A) comprises a first surface to which a plurality of second silane coupling agents is bonded or
    2. (b) comprises a first surface to which a plurality of second silane coupling agents are bonded and a second surface to which a plurality of second silane coupling agents are bonded; and
  • Bringing the first surface of the first glass element into contact with the first surface of the second glass element, so that the first enter into covalent bonds with the second silane coupling agents and form a coupling agent layer between the first and second glass elements, so that the first glass element is irreversibly connected to the second glass element .

In vorteilhafter Weise kann das Verfahren auch das

  • - Bereitstellen eines dritten Glaselements, welches eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern gebunden ist; und
  • - Inkontaktbringen der ersten Oberfläche des dritten Glaselements mit der zweiten Oberfläche des zweiten Glaselements, sodass die ersten mit den zweiten Silan-Haftvermittlern kovalente Bindungen eingehen und eine Haftvermittlerschicht zwischen dem zweiten und dritten Glaselement bilden und das zweite Glaselement irreversibel mit dem zweiten Glaselement verbinden, umfassen.
In an advantageous manner, the method can also
  • Providing a third glass element which comprises a first surface to which a multiplicity of first silane coupling agents are bonded; and
  • - Bringing the first surface of the third glass element into contact with the second surface of the second glass element so that the first enter into covalent bonds with the second silane coupling agents and form a coupling agent layer between the second and third glass elements and irreversibly connect the second glass element to the second glass element .

In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben mit einem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassend

  • - Bereitstellen eines ersten Glaselements, welches eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern gebunden ist, sowie eines zweiten Glaselements, welches:
    1. (a) eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern gebunden ist; oder
    2. (b) eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern gebunden ist und eine zweite Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern gebunden ist, und
    3. (c) wobei das das zweite Glaselement ein oder mehrere Aussparungen oder Öffnungen zur Bildung des Durchgangs oder der Durchgänge umfasst; oder
    4. (d) wobei das zweite Glaselement mehrteilig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Teile des zweiten Glaselements derart ausgebildet sind, sodass der Raum bzw. die Räume zwischen den einzelnen Teilen den Durchgang oder die Durchgänge bilden; und
  • - Inkontaktbringen der ersten Oberfläche des ersten Glaselements mit der ersten Oberfläche des zweiten Glaselements, sodass die ersten mit den zweiten Silan-Haftvermittlern kovalente Bindungen eingehen und eine Haftvermittlerschicht bilden, sodass das erste mit dem zweiten Glaselement durch die Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist, und die miteinander verbundenen Glaselemente den Grundkörper der Vorrichtung bilden.
In a further embodiment, the present invention comprehensively achieves the aforementioned objects with a method for producing a device according to the invention
  • - Provision of a first glass element which comprises a first surface to which a multiplicity of first silane coupling agents are bonded, as well as a second glass element which:
    1. (a) comprises a first surface to which a plurality of second silane coupling agents are bonded; or
    2. (b) comprises a first surface to which a plurality of second silane coupling agents are bonded and a second surface to which a plurality of second silane coupling agents are bonded, and
    3. (c) wherein the second glass element comprises one or more recesses or openings for forming the passage or passages; or
    4. (d) wherein the second glass element is formed in several parts, the individual parts of the second glass element being formed in such a way that the space or spaces between the individual parts form the passage or the passages; and
  • - Bringing the first surface of the first glass element into contact with the first surface of the second glass element, so that the first enter into covalent bonds with the second silane coupling agents and form an coupling agent layer, so that the first is irreversibly connected to the second glass element by the coupling agent layer, and the one with the other connected glass elements form the basic body of the device.

In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch das

  • - Bereitstellen eines dritten Glaselements, welches eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern gebunden ist; und
  • - Inkontaktbringen der ersten Oberfläche des dritten Glaselements mit der zweiten Oberfläche des zweiten Glaselements, sodass die ersten mit den zweiten Haftvermittlern kovalente Bindungen eingehen und eine weitere Haftvermittlerschicht bilden, sodass das zweite mit dem dritten Glaselement durch die weitere Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist, und die miteinander verbundenen Glaselemente den Grundkörper der Vorrichtung bilden, umfassen.
In an advantageous manner, the method according to the invention can also
  • Providing a third glass element which comprises a first surface to which a multiplicity of first silane coupling agents are bonded; and
  • - Bringing the first surface of the third glass element into contact with the second surface of the second glass element, so that the first enter into covalent bonds with the second adhesion promoters and form a further adhesion promoter layer, so that the second is irreversibly connected to the third glass element by the further adhesion promoter layer, and with each other connected glass elements form the base body of the device, include.

Sowohl in dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Glasverbundmaterials als in dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Inkontaktbringen unter Bedingungen durchgeführt, welche die Bindungsreaktion zwischen den jeweiligen Silan-Haftvermittlern ermöglichen. Diese Bedingungen sind dem Fachmann aufgrund des allgemeinen Fachwissens zugänglich.Both in the described method for producing the glass composite material and in the described method for producing the device according to the invention, the bringing into contact is carried out under conditions which enable the bonding reaction between the respective silane coupling agents. These conditions are accessible to a person skilled in the art on the basis of general technical knowledge.

Beispielsweise kann das Inkontaktbringen in vorteilhaften Ausgestaltungen ein Aneinanderpressen der jeweiligen Oberflächen der Glaselemente umfassen. In weiter vorteilhafter Weise kann das Aneinanderpressen für eine Dauer von zwischen 10 Sekunden und 12 Stunden, bevorzugt zwischen einer Minute und einer Stunde, weiter bevorzugt zwischen 5 Minuten und 30 Minuten durchgeführt werdenFor example, in advantageous refinements, the bringing into contact can include pressing the respective surfaces of the glass elements against one another. In a further advantageous manner, the pressing together can be carried out for a period of between 10 seconds and 12 hours, preferably between one minute and one hour, more preferably between 5 minutes and 30 minutes

In weiter vorteilhafter Weise kann das Inkontaktbringen in einer feuchten Atmosphäre, insbesondere in einer Atmosphäre mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von zwischen 30 und 95%, bevorzugt zwischen 25 und 75%, weiter bevorzugt zwischen 50 und 75%, durchgeführt werden. In besonders vorteilhafter Weise kann das Inkontaktbringen in einer feuchten Atmosphäre mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von von 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, oder 95% durchgeführt werden. In besonders vorteilhafter Weise kann das Inkontaktbringen bei einer Temperatur von zwischen 10 und 50°C, insbesondere bei einer Temperatur von 15 bis 35°C, insbesondere bei einer Temperatur von 20 bis 30°C, insbesondere bei 25°C, durchgeführt werden.In a further advantageous manner, the bringing into contact can be carried out in a moist atmosphere, in particular in an atmosphere with a relative humidity of between 30 and 95%, preferably between 25 and 75%, more preferably between 50 and 75%. In a particularly advantageous manner, the bringing into contact can be carried out in a moist atmosphere with a relative humidity of 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 or 95%. In a particularly advantageous manner, the bringing into contact can be carried out at a temperature of between 10 and 50 ° C, in particular at a temperature of 15 to 35 ° C, in particular at a temperature of 20 to 30 ° C, in particular at 25 ° C.

Die beschrieben Verfahren ermöglichen auf erstaunlich einfache Weise die Herstellung von hohen Stückzahlen der Glasverbund-materialien und Vorrichtungen mit besonders guter Fertigungstoleranz.The methods described enable the production of large quantities of glass composite materials and devices with particularly good manufacturing tolerances in an astonishingly simple manner.

In einer weiteren Ausführungsform löst die vorliegende Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Analyse biologischer Proben, vorzugsweise umfassend Oligonukleotide, Bacterial Artificial Chromosomes, Peptide, Proteine und Glykane.In a further embodiment, the present invention achieves the above-mentioned objects by using the device according to the invention for analyzing biological samples, preferably comprising oligonucleotides, bacterial artificial chromosomes, peptides, proteins and glycans.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In den Zeichnungen zeigen

  • 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Glasverbundmaterial umfassend zwei Glaselemente.
  • 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfassend zwei Glaselemente.
  • 3 zeigt eine schematisch-perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassend drei Glaselemente.
  • 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 3 entlang A-A.
  • 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 3 entlang B-B.
  • 6 zeigt eine schematisch-perspektivische Darstellung eines zweiten Glaselements (Interposers) mit Öffnung.
There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand, reference is made to the claims subordinate to claim 1 and, on the other hand, to the following explanation of preferred exemplary embodiments of the invention based on the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing, generally preferred configurations and developments of the teaching are also explained. Show in the drawings
  • 1 shows a schematic cross section through a glass composite material comprising two glass elements.
  • 2 a device according to the invention comprising two glass elements.
  • 3 shows a schematic perspective view of a device according to the invention comprising three glass elements.
  • 4th shows a schematic cross section through a device according to the invention according to FIG 3 along AA.
  • 5 shows a schematic cross section through a device according to the invention according to FIG 3 along BB.
  • 6th shows a schematic perspective view of a second glass element (interposer) with an opening.

Ein Glasverbundmaterial 1 ist in 1 schematisch dargestellt. Das Glasverbundmaterial besteht aus einem ersten Glaselement 2, einer Haftvermittlerschicht 3 und einem zweiten Glaselement 4. Einerseits ist an eine erste Oberfläche 5 des ersten Glaselements 2 eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern 6 kovalent gebunden. Andererseits ist an eine erste Oberfläche 7 des zweiten Glaselements 4 eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern 8 kovalent gebunden. Durch die komplementäre Reaktivität der ersten Silan-Haftvermittler 6 und der zweiten Silan-Haftvermittler 8 gehen diese kovalente Bindungen miteinander ein und bilden so die Haftvermittlerschicht 3, wodurch das erste mit dem zweiten Glaselement irreversibel verbunden ist.A glass composite material 1 is in 1 shown schematically. The glass composite material consists of a first glass element 2 , an adhesion promoter layer 3 and a second glass element 4th . On the one hand there is a first surface 5 of the first glass element 2 a variety of first silane coupling agents 6th covalently bound. The other hand is on a first surface 7th of the second glass element 4th a variety of second silane coupling agents 8th covalently bound. Due to the complementary reactivity of the first silane coupling agent 6th and the second silane coupling agent 8th these enter into covalent bonds with one another and thus form the adhesion promoter layer 3 , whereby the first is irreversibly connected to the second glass element.

Das Glasverbundmaterial kann selbstverständlich weitere Glaselemente, insbesondere mehrere weitere Glasschichten, umfassen, welche über komplementär reaktive Silan-Haftvermittler kovalent und irreversibel mit dem ersten Glaselement 2 bzw. dem zweiten Glaselement 4 und ggfs. wiederum miteinander verbunden sind. Die komplementär reaktiven Silan-Haftvermittler zur Verbindung weiterer Glaselemente mit dem ersten Glaselement 2 bzw. dem zweiten Glaselement 4 des in 1 gezeigten Glasverbundmaterials können wieder die ersten Silan-Haftvermittlern 6 und zweiten Silan-Haftvermittlern 8 sein oder auch weitere komplementär reaktive Silan-Haftvermittler umfassen.The glass composite material can of course comprise further glass elements, in particular several further glass layers, which are covalently and irreversibly connected to the first glass element via complementary reactive silane adhesion promoters 2 or the second glass element 4th and if necessary, are in turn connected to one another. The complementary reactive silane coupling agent for connecting further glass elements with the first glass element 2 or the second glass element 4th of the in 1 The glass composite material shown can again use the first silane coupling agents 6th and second silane coupling agents 8th be or also comprise further complementary reactive silane adhesion promoters.

Das Glasverbundmaterial 1 kann vorteilhaft in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise gemäß 2, eingesetzt sein. In der in 2 schematisch gezeigten Vorrichtung 9 ist ein einteiliges zweites Glaselement 4 gezeigt, dass über eine Haftvermittlerschicht 3 kovalent und irreversibel mit dem ersten Glaselement 2 verbunden ist, wobei der Durchgang 10 der Vorrichtung 9 als Aussparung in dem zweiten Glaselement 4 ausgestaltet ist.The glass composite material 1 can be advantageous in a device according to the invention, for example according to 2 , be used. In the in 2 device shown schematically 9 is a one-piece second glass element 4th shown that via an adhesion promoter layer 3 covalently and irreversibly with the first glass element 2 connected, the passage 10 the device 9 as a recess in the second glass element 4th is designed.

Die in 3 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung 9 umfasst ein zweites Glaselement 4 (Interposer; ursprünglich an seinen ersten und zweiten Oberflächen mit einer Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern beschichtet), welches durch zwei Haftvermittlerschichten 3, 11 kovalent sowohl mit einem als Bodenplatte ausgestalteten ersten Glaselement 2 sowie mit einem als Deckel ausgestalteten dritten Glaselement 12 verbunden ist. In dieser Ausführungsform ist sowohl das erste als auch das dritte Glaselement ursprünglich mit einer Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern 6 beschichtet gewesen, so dass beide Haft Vermittlerschichten 3, 11, durch die Bindungsreaktion zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern 6, 8 gebildet sind. Der Durchgang 10 der Vorrichtung 9 ist durch den Raum in der Öffnung (hier innenliegend und nicht sichtbar) des zweiten Glaselements 4 gebildet. Der Durchgang steht sowohl mit der Einlassöffnung 13 als auch mit der Auslassöffnung 14 in Fluidverbindung, sodass in Flüssigkeit gelöste Proben und/oder Reagenzien durch die Einlassöffnung 13 zur Analyse in den Durchgang 10 eingebracht und über die Auslassöffnung 14 wieder entnommen werden können.In the 3 shown device according to the invention 9 comprises a second glass element 4th (Interposer; originally coated on its first and second surfaces with a large number of second silane coupling agents), which is formed by two layers of coupling agents 3 , 11 covalently with a first glass element designed as a base plate 2 as well as with a third glass element designed as a cover 12th connected is. In this embodiment, both the first and the third glass element are originally coated with a plurality of first silane coupling agents 6th been coated so that both adhesion promoter layers 3 , 11 , by the bonding reaction between the first and second silane coupling agents 6th , 8th are formed. The passage 10 the device 9 is through the space in the opening (here on the inside and not visible) of the second glass element 4th educated. The passage is available with both the inlet port 13th as well as with the outlet opening 14th in fluid communication so that samples and / or reagents dissolved in liquid pass through the inlet port 13th for analysis in the passage 10 introduced and via the outlet opening 14th can be removed again.

Wie aus dem entlang A-A gezeigten Querschnitt der 4 ersichtlich, begrenzen das erste Glaselement 2 und das dritte Glaselement 12 den durch die Öffnung 14 im zweiten Glaselement 4 gebildeten Raum, sodass dadurch der Durchgang 10 der in 3 gezeigten Vorrichtung 9 gebildet ist.As shown in the cross section of FIG 4th can be seen, delimit the first glass element 2 and the third glass element 12th the one through the opening 14th in the second glass element 4th formed space, so that the passage 10 the in 3 device shown 9 is formed.

Aus dem entlang B-B gezeigten Querschnitt der 5 ist ersichtlich, dass die Einlassöffnung 13 mit der Öffnung 14 des zweiten Glaselements 4 (Interposers), und damit mit dem Durchgang 10 der der in 3 gezeigten Vorrichtung 9, in Fluidverbindung steht, sodass in einer Flüssigkeit gelöste Proben und/oder Reagenzien durch die Einlassöffnung 13 zur Analyse in den Durchgang 10 eingebracht werden können.From the cross section shown along BB of FIG 5 it can be seen that the inlet port 13th with the opening 14th of the second glass element 4th (Interposers), and thus with the passage 10 the the in 3 device shown 9 , is in fluid communication so that samples and / or reagents dissolved in a liquid through the inlet opening 13th for analysis in the passage 10 can be introduced.

In 6 ist das als Interposer ausgebildete zweite Glaselements 4 mit Öffnung 14 in schematisch-perspektivischer Darstellung gezeigt.In 6th is the second glass element designed as an interposer 4th with opening 14th shown in a schematic perspective view.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments of the device according to the invention, reference is made to the general part of the description and to the appended claims in order to avoid repetition.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly pointed out that the above-described exemplary embodiments of the device according to the invention only serve to explain the teaching claimed, but do not restrict them to the exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GlasverbundmaterialGlass composite material
22
erstes Glaselementfirst glass element
33
HaftvermittlerschichtAdhesion promoter layer
44th
zweites Glaselementsecond glass element
55
erste Oberfläche des ersten Glaselementsfirst surface of the first glass element
66th
erste Silan-Haftvermittlerfirst silane coupling agent
77th
erste Oberfläche des zweiten Glaselementsfirst surface of the second glass element
88th
zweite Silan-Haftvermittlersecond silane coupling agent
99
Vorrichtungcontraption
1010
DurchgangPassage
1111
HaftvermittlerschichtAdhesion promoter layer
1212th
drittes Glaselementthird glass element
1313th
EinlassöffnungInlet opening
1414th
Öffnungopening

Claims (17)

Vorrichtung (9) umfassend einen Grundkörper aus einem Glasverbundmaterial (1), wobei: (a) der Grundkörper einen oder mehrere Durchgänge (10) umfasst, insbesondere einen Durchgang (10) oder mehrere Durchgänge (10), die als Kanal oder Kanäle für Flüssigkeiten ausgebildet sind; und (b) das Glasverbundmaterial (1) wenigstens ein erstes Glaselement (2), eine Haftvermittlerschicht (3) und ein zweites Glaselement (4) umfasst, wobei eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern (6) kovalent an eine erste Oberfläche (5) des ersten Glaselements (2) gebunden ist, und wobei eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern (8) kovalent an eine erste Oberfläche (7) des zweiten Glaselements (4) gebunden ist, sodass die Haftvermittlerschicht (3) durch kovalente Bindungen zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern (6, 8) gebildet ist und das erste mit dem zweiten Glaselement (2,4) durch die Haftvermittlerschicht (3) irreversibel verbunden ist.Device (9) comprising a base body made of a glass composite material (1), wherein: (a) the base body comprises one or more passages (10), in particular one passage (10) or several passages (10) which are designed as channels or channels for liquids; and (b) the glass composite material (1) comprises at least a first glass element (2), an adhesion promoter layer (3) and a second glass element (4), a plurality of first silane adhesion promoters (6) covalently attached to a first surface (5) of the first glass element (2) is bound, and wherein a plurality of second silane coupling agents (8) is covalently bound to a first surface (7) of the second glass element (4) so that the coupling agent layer (3) by covalent bonds between the first and second silane adhesion promoters (6, 8) is formed and the first is irreversibly connected to the second glass element (2,4) by the adhesion promoter layer (3). Vorrichtung (9) nach Anspruch 1, wobei: (a) wenn der erste Silan-Haftvermittler (6) aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxy-, Aldehyd- oder Polymergruppen umfassen, ausgewählt ist, der zweite Silan-Haftvermittler (8) eine reaktive Amino-Gruppe umfasst; oder (b) wenn der zweite Silan-Haftvermittler (8) aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxy-, Aldehyd- und Polymergruppen umfassen, ausgewählt ist, der erste Silan-Haftvermittler (6) eine reaktive Amino-Gruppe umfasst; oder (c) wenn der erste Silan-Haftvermittler (6) aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxygruppen umfassen, ausgewählt ist, der zweite Silan-Haftvermittler (8) eine reaktive Thiol-Gruppe umfasst; oder (d) wenn der zweite Silan-Haftvermittler (8) aus Silan-Haftvermittlern und Kombinationen von Silan-Haftvermittlern, welche reaktive Epoxygruppen umfassen, ausgewählt ist, der erste Silan-Haftvermittler (6) eine reaktive Thiol-Gruppe umfasst.Device (9) according to Claim 1 wherein: (a) when the first silane coupling agent (6) is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents comprising reactive epoxy, aldehyde or polymer groups, the second silane coupling agent (8) is a reactive one Amino group includes; or (b) if the second silane coupling agent (8) is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents which comprise reactive epoxy, aldehyde and polymer groups, the first silane coupling agent (6) is a reactive amino Group includes; or (c) when the first silane coupling agent (6) is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents which comprise reactive epoxy groups, the second silane coupling agent (8) comprises a reactive thiol group; or (d) when the second silane coupling agent (8) is selected from silane coupling agents and combinations of silane coupling agents which comprise reactive epoxy groups, the first silane coupling agent (6) comprises a reactive thiol group. Vorrichtung (9) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Glaselemente (2, 4) aus: Kalk-Natron-Glaselementen, Borosilikat-Glaselementen, Quarzglaselementen, und alkalifreien Alumino-Borosilikat-Glaselementen ausgewählt sind.Device (9) according to Claim 1 or Claim 2 , wherein the glass elements (2, 4) are selected from: soda-lime glass elements, borosilicate glass elements, quartz glass elements, and alkali-free aluminoborosilicate glass elements. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Durchgang (10) oder die Durchgänge als Aussparung oder als Aussparungen in dem zweiten Glaselement ausgebildet sind.Device (9) according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the passage (10) or the passages are designed as a recess or as a recess in the second glass element. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Glasverbundmaterial ein drittes Glaselement (12) und eine weitere Haftvermittlerschicht (11) umfasst, wobei: (a) eine Vielzahl der ersten Silan-Haftvermittler kovalent an eine zweite Oberfläche des zweiten Glaselements gebunden ist, und wobei eine Vielzahl der zweiten Silan-Haftvermittler kovalent an eine erste Oberfläche des dritten Glaselements gebunden ist, sodass die weitere Haftvermittlerschicht durch kovalente Bindungen zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern gebildet ist, sodass das zweite mit dem dritten Glaselement durch die weitere Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist; oder (b) eine Vielzahl der zweiten Silan-Haftvermittler kovalent an eine zweite Oberfläche des zweiten Glaselements gebunden ist, und wobei eine Vielzahl der ersten Silan-Haftvermittler kovalent an eine erste Oberfläche des dritten Glaselements gebunden ist, sodass die weitere Haftvermittlerschicht durch kovalente Bindungen zwischen den ersten und zweiten Silan-Haftvermittlern gebildet ist, sodass das zweite mit dem dritten Glaselement durch die weitere Haftvermittlerschicht irreversibel verbunden ist.Device (9) according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the glass composite material comprises a third glass element (12) and a further adhesion promoter layer (11), wherein: (A) a plurality of the first silane coupling agent is covalently bonded to a second surface of the second glass element, and wherein a plurality of the second silane coupling agent is covalently bonded to a first surface of the third glass element, so that the further coupling agent layer by covalent bonds between the first and second silane adhesion promoters are formed so that the second is irreversibly connected to the third glass element by the further adhesion promoter layer; or (b) a plurality of the second silane coupling agents is covalently bonded to a second surface of the second glass element, and wherein a plurality of the first silane coupling agents are covalently bonded to a first surface of the third glass element, so that the further coupling agent layer is formed by covalent bonds between the first and second silane adhesion promoters is formed, so that the second is irreversibly connected to the third glass element by the further adhesion promoter layer. Vorrichtung (9) nach Anspruch 5, wobei das zweite Glaselement (4) mehrteilig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Teile des zweiten Glaselements (4) derart ausgebildet sind, sodass der Raum bzw. die Räume zwischen den einzelnen Teilen den Durchgang (10) oder die Durchgänge bilden.Device (9) according to Claim 5 , the second glass element (4) being designed in several parts, the individual parts of the second glass element (4) being designed in such a way that the space or spaces between the individual parts form the passage (10) or the passages. Vorrichtung (9) nach Anspruch 5, wobei das zweite Glaselement eine oder mehrere Öffnungen (14) umfasst, wobei die Öffnung (14) bzw. Öffnungen im zweiten Glaselement (4) derart ausgebildet sind, sodass der durch die Öffnung (14) bzw. Öffnungen gebildete Raum bzw. die gebildeten Räume in der Vorrichtung (9) den Durchgang oder die Durchgänge bilden.Device (9) according to Claim 5 , wherein the second glass element comprises one or more openings (14), the opening (14) or openings in the second glass element (4) being formed in such a way that the space or spaces formed by the opening (14) or openings Spaces in the device (9) form the passage or passages. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an wenigstens eine Oberfläche des Durchgangs (10) oder der Durchgänge eine Vielzahl der zweiten Silan-Haftvermittler (8) gebunden ist.Device (9) according to one of the Claims 1 to 7th wherein a plurality of the second silane coupling agents (8) is bonded to at least one surface of the passage (10) or the passages. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an wenigstens eine Oberfläche des Durchgangs (10) oder der Durchgänge eine Vielzahl der ersten Silan-Haftvermittler (6) gebunden ist.Device (9) according to one of the Claims 1 to 8th wherein a plurality of the first silane coupling agents (6) are bonded to at least one surface of the passage (10) or the passages. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das zweite Glaselement (4) eine Glasscheibe mit einer Dicke von zwischen 0,05 und 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 und 0,175 mm, vorzugsweise 0,05 mm, 0,075 mm, 0,1 mm, 0,125 mm, 0,15 mm oder 0,175 mm ist.Device (9) according to one of the Claims 1 to 9 , wherein the second glass element (4) is a glass pane with a thickness of between 0.05 and 0.3 mm, in particular between 0.1 and 0.175 mm, preferably 0.05 mm, 0.075 mm, 0.1 mm, 0.125 mm, Is 0.15mm or 0.175mm. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Grundkörper Befestigungsmittel umfasst.Device (9) according to one of the Claims 1 to 10 , wherein the base body comprises fastening means. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung (9) ein Microarray, ein Biochip oder eine Durchflusskammer ist.Device (9) according to one of the Claims 1 to 11 , wherein the device (9) is a microarray, a biochip or a flow chamber. Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Vorrichtung (9) eine Vorrichtung (9) zur Verwendung in biotechnologischen Analyseverfahren ist.Device (9) according to one of the Claims 1 to 12th wherein the device (9) is a device (9) for use in biotechnological analysis processes. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfassend - Bereitstellen eines ersten Glaselements (2), welches eine erste Oberfläche (5) umfasst, an die eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern (6) gebunden ist, sowie eines zweiten Glaselements (4), welches: (a) eine erste Oberfläche (7) umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern (8) gebunden ist; oder (b) eine erste Oberfläche (7) umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern (8) gebunden ist und eine zweite Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von zweiten Silan-Haftvermittlern (8) gebunden ist, und (c) wobei das das zweite Glaselement (4) ein oder mehrere Aussparungen oder Öffnungen (14) zur Bildung des Durchgangs oder der Durchgänge umfasst; oder (d) wobei das zweite Glaselement (4) mehrteilig ausgebildet ist, wobei die einzelnen Teile des zweiten Glaselements (4) derart ausgebildet sind, sodass der Raum bzw. die Räume zwischen den einzelnen Teilen den Durchgang (10) oder die Durchgänge bilden; und - Inkontaktbringen der ersten Oberfläche (5) des ersten Glaselements (2) mit der ersten Oberfläche (7) des zweiten Glaselements (4), sodass die ersten mit den zweiten Silan-Haftvermittlern (6, 8) kovalente Bindungen eingehen und eine Haftvermittlerschicht (3) bilden, sodass das erste mit dem zweiten Glaselement (2,4) durch die Haftvermittlerschicht (3) irreversibel verbunden ist, und die miteinander verbundenen Glaselemente (2, 4) den Grundkörper der Vorrichtung bilden.Method for producing a device (9) according to one of the Claims 1 to 13th comprising - providing a first glass element (2) which comprises a first surface (5) to which a plurality of first silane adhesion promoters (6) is bonded, and a second glass element (4) which: (a) a first surface (7) to which a plurality of second silane coupling agents (8) are bonded; or (b) a first surface (7) to which a plurality of second silane coupling agents (8) are bonded and a second surface to which a plurality of second silane coupling agents (8) are bonded, and (c ) wherein the second glass element (4) comprises one or more recesses or openings (14) for forming the passage or passages; or (d) wherein the second glass element (4) is designed in several parts, the individual parts of the second glass element (4) being designed in such a way that the space or spaces between the individual parts form the passage (10) or the passages; - Bringing the first surface (5) of the first glass element (2) into contact with the first surface (7) of the second glass element (4), so that the first with the second silane coupling agents (6, 8) enter into covalent bonds and an adhesion promoter layer ( 3) so that the first is irreversibly connected to the second glass element (2, 4) by the adhesion promoter layer (3), and the interconnected glass elements (2, 4) form the main body of the device. Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend - Bereitstellen eines dritten Glaselements (12), welches eine erste Oberfläche umfasst, an die eine Vielzahl von ersten Silan-Haftvermittlern (6) gebunden ist; und - Inkontaktbringen der ersten Oberfläche des dritten Glaselements (12) mit der zweiten Oberfläche des zweiten Glaselements (4), sodass die ersten mit den zweiten Silan-Haftvermittlern (6, 8) kovalente Bindungen eingehen und eine weitere Haftvermittlerschicht bilden, sodass das zweite mit dem dritten Glaselement (4,12) durch die weitere Haftvermittlerschicht (11) irreversibel verbunden ist, und die miteinander verbundenen Glaselemente (2, 4, 12) den Grundkörper der Vorrichtung bilden.Procedure according to Claim 14 , further comprising - providing a third glass element (12) which comprises a first surface to which a plurality of first silane coupling agents (6) is bonded; - Bringing the first surface of the third glass element (12) into contact with the second surface of the second glass element (4) so that the first form covalent bonds with the second silane coupling agents (6, 8) and form a further coupling agent layer so that the second with the third glass element (4, 12) is irreversibly connected by the further adhesion promoter layer (11), and the interconnected glass elements (2, 4, 12) form the main body of the device. Verwendung der Vorrichtung (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Analyse biologischer Proben.Use of the device (9) according to one of the Claims 1 to 13th for the analysis of biological samples. Verwendung nach Anspruch 16, wobei die biologischen Proben Oligonucleotide, Bacterial Artificial Chromosomes, Peptide, Proteine und/oder Glykane beinhalten.Use after Claim 16 , wherein the biological samples contain oligonucleotides, bacterial artificial chromosomes, peptides, proteins and / or glycans.
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