BR112015028926B1

BR112015028926B1 - Dispositivo para uso na detecção de afinidades de ligação e método para uso na detecção de afinidades de ligação

Info

Publication number: BR112015028926B1
Application number: BR112015028926-6A
Authority: BR
Inventors: Christof Fattinger
Original assignee: F. Hoffmann-La Roche Ag
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2020-10-06
Also published as: BR112015028926A2; HK1221770A1; CN105378463A; WO2015004264A1; JP6358482B2; RU2016104217A3; KR102254595B1; EP2824446A1; CA2917979A1; EP3019856B1; RU2016104217A; CN105378463B; MX2016000288A; US20160161477A1; US10060917B2; JP2016524163A; KR20160029852A; CA2917979C; EP3019856A1; RU2655037C2

Abstract

dispositivo para uso na detecção de afinidades de ligação. a presente invenção refere-se a um dispositivo (1) para uso na detecção de afinidades de ligação que compreende um guia de onda plano (2) disposto em um substrato (22). o guia de onda (2) tem uma superfície exterior (21) e uma pluralidade de linhas de acoplamento interno (31) para acoplar um feixe de luz coerente ao guia de onda (2) de modo que um feixe de luz coerente paralelo (62) se propague ao longo do guia de onda (2). as linhas de acoplamento interno (31) são curvadas e têm uma distância crescente entre linhas de acoplamento interno adjacentes (31). um feixe de luz coerente divergente (61) de um comprimento de onda predeterminado é acoplado ao guia de onda (2) de modo que se propague ao longo do guia de onda (2). uma pluralidade de locais de ligação (51) é fixada à superfície exterior (21) ao longo de pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração dispostas em uma seção de acoplamento externo do guia de onda (2). essas linhas de difração compreendem uma pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas (41) que têm uma distância decrescente entre as linhas de acoplamento externo adjacentes. as mesmas desacoplam uma porção difratada de luz coerente do guia de onda plano (2), e a porção desacoplada de luz coerente (63) converge em uma segunda localização focal predeterminada (631).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para uso na detecção de afinidades de ligação, assim como a um método em conformidade com a respectiva reivindicação independente.

[0002] Tais dispositivos são usados, por exemplo, como biossensores em uma grande variedade de aplicações. Uma aplicação particular é a detecção ou monitoramento de afinidades ou processos de ligação. Por exemplo, com o auxílio de tais biossensores, vários ensaios que detectam a ligação de amostras-alvo para locais de ligação podem ser realizados. Tipicamente, vários ensaios semelhantes são realizados em um biossensor em manchas que são dispostas em um microarranjo bidimensional sobre a superfície do biossensor. O uso de microarranjos fornece uma ferramenta para a detecção de afinidades de ligação ou processos de diferentes amostras-alvo em triagens com alto rendimento. Para detectar as afinidades de amostras-alvo a fim de se ligar a locais de ligação específicos, por exemplo, a afinidade de moléculas-alvo para se ligar a moléculas de captura específicas, várias moléculas de captura são imobilizadas na superfície exterior do biossensor em manchas individuais (por exemplo, através de manchamento a jato de tinta ou fotolitografia). Cada mancha forma uma zona de medição individual para um tipo predeterminado de molécula de captura. A ligação de uma molécula-alvo a um tipo específico de molécula de captura é detectada e é usada para fornecer informações sobre a afinidade de ligação da molécula-alvo em relação à molécula de captura específica.

[0003] Uma técnica conhecida para detectar afinidades de ligação de amostras-alvo utiliza rótulos fluorescentes. Os rótulos fluorescentes têm capacidade para emitir luz fluorescente mediante excitação. A luz fluorescente emitida tem um espectro de emissão característico que identifica o rótulo fluorescente presente em uma mancha particular. O rótulo fluorescente identificado indica que a molécula-alvo rotulada ligou-se ao tipo particular de locais de ligação presentes nessa mancha.

[0004] Um sensor para detectar amostras-alvo rotuladas é descrito no artigo “Zeptosens' protein microarrays: A novel high performance microarray platform for low abundance protein analysis”, Proteomics 2002, 2, S. 383 a 393, Wiley-VCH Verlag GmbH, 69451 Weinheim, Alemanha. O sensor descrito na referência mencionada compreende um guia de onda plano disposto em um substrato. O guia de onda plano tem uma superfície exterior com capacidade para fixar uma pluralidade de locais de ligação na mesma. Ademais, o guia de onda plano tem uma pluralidade de linhas de acoplamento interno para acoplar um feixe de luz coerente ao guia de onda plano de maneira que um feixe de luz coerente se propague ao longo do guia de onda plano. A luz coerente se propaga através do guia de onda plano sob total reflexão com um campo evanescente da luz coerente que se propaga ao longo da superfície exterior do guia de onda plano. A profundidade de penetração do campo evanescente no meio de índice refrativo inferior na superfície exterior do guia de onda plano está na ordem de magnitude de uma fração do comprimento de onda da luz coerente que se propaga através do guia de onda plano. O campo evanescente excita os rótulos fluorescentes das amostras-alvo rotuladas ligadas aos locais de ligação dispostos sobre uma superfície do guia de onda plano. Devido a pouca profundidade de penetração do campo evanescente no meio menos espesso de maneira óptica na superfície exterior do guia de onda plano, apenas as amostras rotuladas ligadas aos locais de ligação imobilizados na superfície exterior do guia de onda plano são excitadas. A luz fluorescente emitida por esses rótulos é, então, detectada com o auxílio de uma câmera com CCD.

[0005] Embora seja possível, principalmente, detectar as afinidades de ligação com o uso de rótulos fluorescentes, essa técnica não é vantajosa pelo fato de que o sinal detectado é produzido pelos rótulos fluorescentes e não pelos próprios parceiros de ligação. Além disso, a rotulação das amostras-alvo exige etapas de preparação adicionais. Ademais, as amostras-alvo rotuladas são comparativamente dispendiosas. Outra desvantagem é a falsificação dos resultados causada por impedimento estérico dos rótulos fluorescentes na amostra-alvo, o que pode interferir na ligação das amostras-alvo para as moléculas de captura. Outras desvantagens são a falsificação dos resultados devido a fotobranqueamento dos rótulos ou os efeitos de arrefecimento brusco.

[0006] É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo para uso na detecção de afinidades de ligação entre uma amostra-alvo e um local de ligação assim como um método que pode fornecer um sinal que representa as afinidades de ligação que superam ou que pelo menos reduzem consideravelmente as desvantagens da técnica anterior descrita acima.

[0007] Em conformidade com a invenção, esse objetivo é alcançado por um dispositivo para uso na detecção de afinidades de ligação. O dispositivo compreende um guia de onda plano disposto em um substrato. O guia de onda plano tem uma superfície exterior e uma pluralidade de linhas de acoplamento interno para acoplar um feixe de luz coerente ao guia de onda plano de maneira que, durante operação, um feixe de luz coerente paralelo se propague ao longo do guia de onda plano com um campo evanescente que se propaga ao longo da superfície exterior do mesmo. A pluralidade de linhas de acoplamento interno é curvada e está disposta de modo a ter uma distância crescente entre linhas de acoplamento interno adjacentes quando visualizadas na direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo ao longo do guia de onda plano, sendo que a disposição da pluralidade de linhas de acoplamento interno e a distância entre linhas de acoplamento interno adjacentes são definidas de modo que, durante operação, um feixe de luz coerente divergente de um comprimento de onda predeterminado que parte de uma primeira localização focal predeterminada e que impinge na pluralidade de linhas de acoplamento interno seja acoplado ao guia de onda plano de maneira que o feixe de luz coerente paralelo se propague ao longo do guia de onda plano. Uma pluralidade de locais de ligação com capacidade para ligar uma amostra-alvo é fixada à superfície exterior. Os locais de ligação fixados estão dispostos ao longo de pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração dispostas em uma seção de acoplamento externo do guia de onda plano. A pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração compreende uma pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas que estão dispostas de modo a terem uma distância decrescente entre linhas de acoplamento externo curvadas adjacentes quando visualizadas na direção de propagação da luz coerente que impinge nas mesmas de modo a poder difratar uma porção da luz coerente do comprimento de onda predeterminado a fim de desacoplar o mesmo do guia de onda plano de maneira que a porção desacoplada de luz coerente do comprimento de onda predeterminado convirja em uma segunda localização focal predeterminada para fornecer, na segunda localização focal, um sinal que representa a afinidade de ligação entre os locais de ligação e a amostra-alvo.

[0008] Deve-se verificar que o termo “linhas de acoplamento externo curvadas” compreende tanto linhas “reais”, que têm um efeito de difração óptica (linhas presentes fisicamente, por exemplo, as linhas de uma reticula óptica) e que difratam uma porção da luz coerente do comprimento de onda predeterminado para a segunda localização focal predeterminada (nesse caso, os locais de ligação estão dispostos ao longo de uma pluralidade adicional de linhas “virtuais” para formar uma reticula biológica junto das amostras-alvo, a fim de difratar uma porção do feixe de luz coerente paralelo em direção às linhas “reais”) quanto linhas “virtuais” (linhas que podem não estar presentes fisicamente na superfície exterior do guia de onda ou que por si só não têm um efeito de difração óptica, porém são formadas pelos locais de ligação dispostos ao longo dessas linhas “virtuais” para formar uma reticula biológica junto da amostra-alvo). Ambos os tipos de “linhas de acoplamento externo curvadas”, as linhas “reais” assim como as linhas “virtuais”, difratam uma porção da luz coerente do comprimento de onda predeterminado para a segunda localização focal predeterminada. No último caso, isto é, quando as linhas de acoplamento externo curvadas são formadas pelas linhas “virtuais” da reticula biológica, as linhas “reais”, por exemplo, aquelas de uma reticula óptica, podem ou não estar presentes além da reticula biológica.

[0009] O termo “linhas de acoplamento interno curvadas” também compreende tanto as linhas “reais” que têm um efeito de difração óptica (linhas fisicamente presentes, por exemplo, as linhas de uma reticula óptica) e que difrataram uma porção da luz coerente do comprimento de onda predeterminado para acoplar a porção difratada de luz coerente no guia de onda plano quanto as linhas “virtuais” (linhas que podem não estar presentes fisicamente na superfície exterior do guia de onda ou que por si só não têm um efeito de difração óptica, porém são formadas por locais de ligação dispostos ao longo dessas linhas “virtuais” a fim de formar uma reticula biológica junto da amostra-alvo). As linhas “reais” podem ser incorporadas, por exemplo, como linhas físicas curvadas que acoplam um feixe de luz coerente divergente ao guia de onda, ao passo que as linhas “virtuais” podem ser linhas curvadas que acoplam um feixe de luz coerente divergente ao guia de onda plano, em que os locais de ligação estão dispostos ao longo dessas linhas virtuais para difratar (junto da amostra-alvo ligada às mesmas) uma porção de um feixe de luz coerente divergente que parte de uma fonte de luz de ponto (disposta em uma localização predeterminada) e para acoplar a porção difratada da luz coerente ao guia de onda plano. As linhas de acoplamento interno curvadas (linhas “reais” ou linhas “virtuais”) têm uma distância crescente entre si quando visualizadas na direção de propagação da luz coerente acoplada no guia de onda plano. Portanto, é possível que tanto as linhas de acoplamento interno quanto as linhas de acoplamento externo possam compreender apenas retículas biológicas (sem linhas “reais”). Isso pode ser vantajoso em relação à fabricação de tais retículas, visto que a fabricação tanto das linhas de acoplamento interno quanto das linhas de acoplamento externo pode ser realizada em uma única etapa com o uso de técnicas de litografia. Isso pode levar à fabricação menos dispendiosa das retículas.

[0010] Durante operação, a luz coerente que foi difratada na seção de acoplamento externo em locais de ligação fixados ligados à amostra-alvo aplicada (junto à formação da reticula biológica) pode ser fornecida na segunda localização focal como uma medida para a afinidade de ligação. Por exemplo, a intensidade da luz coerente fornecida na segunda localização focal predeterminada é detectada e comparada a uma intensidade conhecida de luz coerente que foi difratada apenas pelos locais de ligação (sem a aplicação da amostra- alvo). A mudança em intensidade representa (isto é, é uma medida) a afinidade de ligação entre os locais de ligação e a amostra-alvo, visto que a intensidade na segunda localização focal predeterminada é significativamente diferente uma vez que a amostra-alvo ligou-se aos locais de ligação quando comparada à intensidade na segunda localização focal predeterminada causada apenas pelos locais de ligação. Isso elimina a necessidade de rotular as amostras-alvo, visto que a porção acoplada externamente da luz coerente interfere de maneira construtiva na segunda localização focal predeterminada a fim de fornecer um sinal detectável. “Interfere de maneira construtiva na segunda localização focal predeterminada” significa, em outras palavras, que a luz coerente que converge na segunda localização focal predeterminada na dita segunda localização focal predeterminada tem uma diferença no comprimento de trajeto óptico que é um número inteiro múltiplo do comprimento de onda predeterminado. A interferência máxima na segunda localização focal predeterminada fornece um sinal detectável que se origina dos locais de ligação ligados à amostra-alvo.

[0011] Em geral, os “locais de ligação” são localizações na superfície exterior do guia de onda plano aos quais uma amostra-alvo pode ligar-se (ou liga-se no caso de afinidade de ligação). A detecção de afinidades de ligação, de acordo com a invenção, não se limita a tipos específicos de amostras-alvo tampouco a qualquer tipo de locais de ligação, porém sim às características de ligação de, por exemplo, moléculas, proteínas, DNA etc. uma vez que as amostras-alvo podem ser analisadas em relação a qualquer tipo adequado de locais de ligação no guia de onda plano. Tecnicamente, o termo “difratada” denota a interferência da luz coerente do campo evanescente que já interferiu com amostras-alvo ligadas aos locais de ligação. O termo “porção” difratada se refere ao fato de que não é toda a luz que difrata para desacoplar do guia de onda de modo que uma porção (porém sim, a porção principal) do feixe de luz coerente paralelo continue a se propagar ao longo do guia de onda plano. O termo “feixe paralelo” inclui explicitamente alguns desvios de acordo com o qual a luz se propaga de maneira convergente ou divergente no guia de onda. A extensão desses desvios se limita à intensidade do sinal detectado de modo que paralelo inclua desvios que permitem o fornecimento na segunda localização focal de um sinal que representa a afinidade de ligação entre os locais de ligação e a amostra-alvo. Por conta da reversibilidade do trajeto óptico da luz coerente, as finalidades das linhas de acoplamento interno e das linhas de acoplamento externo podem ser trocadas, em geral, o que resulta em funções análogas das modalidades descritas na invenção. Os locais de ligação podem estar dispostos em mais que uma pluralidade de linhas. A disposição dos locais de ligação ao longo das linhas representa o caso ideal em que todos os locais de ligação estão dispostos exatamente na linha ideal. A disposição ideal dos locais de ligação é associada a um sinal máximo na segunda localização focal, porém, na prática, a disposição dos locais de ligação irá desviar até certo ponto de tal disposição ideal embora a porção desacoplada do feixe de luz coerente paralelo que converge na segunda localização focal ainda esteja presente. A pluralidade de linhas de acoplamento interno e a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas estão dispostas na superfície exterior do guia de onda plano de maneira que suas localizações nas coordenadas Xj yj sejam definidas geometricamente pela equação

em que

[0012] À é o comprimento de onda no vácuo da luz em propagação,

[0013] N é o índice refrativo eficaz do modo guiado no guia de onda plano; sendo que N depende da espessura e do índice refrativo do guia de onda plano, do índice refrativo do substrato, do índice refrativo de um meio na superfície exterior do guia de onda plano e da polarização do modo guiado,

[0014] ns é o índice refrativo do substrato,

[0015] f é a distância (comprimento focal) entre a localização focal e a superfície exterior do guia de onda plano,

[0016] Ao é um número inteiro que é escolhido de modo a estar próximo a nsf/À, e

[0017] j é um número inteiro móvel que indica o indicie da linha respectiva.

[0018] O número inteiro escolhido Ao atribui valores de x negativos no centro das linhas aos valores de j negativos e valores de x negativos no centro das linhas aos valores de j positivos. Em outras palavras, o número inteiro Ao define a origem do quadro de coordenadas x,y que é usado para a localização das linhas na superfície exterior do guia de onda plano; o valor escolhido de Ao aloca a localização de detecção em x=0, y=0, z=-f.

[0019] A primeira localização focal e a segunda localização focal estão em um exemplo predeterminado de um diâmetro de aproximadamente 0,5 pm e estão dispostos em uma distância entre 10 a 200 pm.

[0020] De acordo com um aspecto, a pluralidade de linhas de acoplamento interno está disposta em uma primeira porção de superfície da superfície exterior do guia de onda plano e a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas está disposta em uma segunda porção de superfície da superfície exterior do guia de onda plano. A primeira porção de superfície inclui uma seção em branco na qual não há linhas e a segunda porção de superfície inclui uma seção em branco adicional na qual não há linhas. A seção em branco é formada de modo a evitar uma reflexão de Bragg de 2a ordem (um máximo de interferência de luz coerente difratada na respectiva pluralidade de linhas que emerge no guia de onda plano), ou efeitos ópticos semelhantes, que prejudicam potencialmente a intensidade geral do sinal detectado. De preferência, a primeira porção de superfície e a segunda porção de superfície têm um diâmetro de 25 a 300 pm.

[0021] De acordo com outro aspecto, a primeira porção de superfície e a segunda porção de superfície estão dispostas separadamente especialmente na superfície exterior do guia de onda plano. A disposição separada espacialmente permite difratar uma porção máxima do campo evanescente do feixe de luz coerente paralelo (acoplado internamente por todas as linhas da pluralidade de linhas de acoplamento interno) em cada linha da pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas.

[0022] De acordo com um aspecto alternativo, a primeira porção de superfície e a segunda porção de superfície estão dispostas na superfície exterior do guia de onda plano para se sobreporem, pelo menos parcialmente, de maneira que a seção em branco e a seção em branco adicional formem uma seção em branco comum. Na disposição de sobreposição pelo menos parcial, uma área mínima da superfície exterior do guia de onda plano é coberta pelas ditas primeira e segunda porções de superfície. O tamanho reduzido da área coberta permite dispor um número maior dessas primeira e segunda porções de superfície na superfície exterior do guia de onda plano.

[0023] De acordo com um aspecto adicional, a primeira porção de superfície e a segunda porção de superfície têm o mesmo tamanho.

[0024] De acordo com um aspecto alternativo, a pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração dispostas na seção de acoplamento externo compreende adicionalmente uma pluralidade de linhas retas. As linhas retas passam paralelas entre si com uma distância constante entre as linhas retas adjacentes e estão dispostas em um ângulo β em relação à direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo de maneira que uma porção do feixe de luz coerente paralelo seja difratada sob um ângulo de difração α em relação às linhas retas de modo que a porção difratada do feixe de luz coerente paralelo impinja na pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas. Os locais de ligação fixados estão dispostos ao longo da pluralidade de linhas retas ou ao longo da pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas.

[0025] A direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo é definida como iniciando-se a partir da pluralidade de linhas de acoplamento interno e estendendo-se na direção em que a luz coerente é acoplada ao guia de onda plano que, normalmente, está próximo a uma direção perpendicular à pluralidade de linhas de acoplamento interno. A luz coerente difratada nos locais de ligação ligados às amostras-alvo impinge na pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas da segunda porção de superfície sob o ângulo de difração α em relação às linhas retas. Sob o ângulo de difração a, a luz que parte da pluralidade de linhas retas interfere de maneira construtiva (isto é, a luz difratada em diferentes linhas retas tem uma diferença no comprimento de trajeto óptico de um número inteiro múltiplo do comprimento de onda predeterminado) na pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas. O ângulo de difração α depende da distância constante entre linhas retas predeterminadas adjacentes considerando o comprimento de onda predeterminado e os indicies refrativos do substrato, do guia de onda plano e do meio na superfície exterior (por exemplo, o meio na superfície exterior pode compreender as amostras-alvo) do guia de onda plano.

[0026] De acordo com um aspecto, a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas está disposta na superfície exterior em uma partição do guia de onda plano através da qual se propaga a porção do feixe de luz coerente paralelo difratado nas linhas retas, e através da qual não se propaga outra luz do feixe de luz coerente paralelo. Isso permite detectar a luz na segunda localização focal com um sinal de fundo reduzido, pois a segunda localização focal é localizada normal em relação a uma área da superfície exterior da guia de onda plano através da qual não se propaga nenhuma outra luz “não difratada” do feixe de luz coerente paralelo.

[0027] De acordo com outro aspecto, uma camada de revestimento de superfície está disposta no topo da superfície exterior do guia de onda plano. A amada de revestimento de superfície tem uma estrutura interna porosa para permitir que a amostra-alvo aplicada à camada de revestimento difunda através da mesma a fim de atingir os locais de ligação fixados à superfície exterior do guia de onda plano. Vantajosamente, a amostra-alvo pode ser aplicada em uma mistura que compreende também outros componentes, porém apenas a amostra-alvo tem capacidade para difundir através da estrutura interna porosa da camada de revestimento a fim de atingir a superfície exterior do guia de onda plano.

[0028] Em outro aspecto, a invenção se refere a um método para a detecção de afinidades de ligação, sendo que o método compreende as etapas de:

[0029] - fornecer um dispositivo, conforme descrito no presente documento,

[0030] - aplicar à seção de acoplamento externo do guia de onda plano, ao longo da pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração em que os locais de ligação estão dispostos, uma amostra- alvo para qual a afinidade de ligação entre os locais de ligação e a amostra-alvo deve ser detectada,

[0031] - gerar na primeira localização focal predeterminada um feixe de luz coerente divergente de maneira a impingir à pluralidade de linhas de acoplamento interno do guia de onda plano para acoplar o feixe de luz coerente divergente ao guia de onda plano de maneira que o feixe de luz coerente acoplado ao guia de onda plano se propague como um feixe de luz coerente paralelo ao longo do guia de onda plano com um campo evanescente do feixe de luz coerente paralelo que se propaga ao longo da superfície exterior do mesmo, em que uma porção da luz coerente é difratada pela pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas da seção de acoplamento externo do guia de onda plano para desacopla a mesma do guia de onda plano de maneira que a porção desacoplada da luz coerente convirja na segunda localização focal predeterminada, e

[0032] - detectar a porção desacoplada de luz coerente na segunda localização focal predeterminada como um sinal que representa a afinidade de ligação entre os locais de ligação e a amostra-alvo.

[0033] De acordo com um aspecto do método, a porção desacoplada do feixe de luz coerente paralelo é detectada em uma zona de detecção que tem um tamanho predeterminado e que está disposta de modo a incluir a segunda localização focal predeterminada para determinar essa localização na zona de detecção, em que a porção desacoplada de luz coerente do comprimento de onda predeterminado tem uma intensidade relativamente máxima. A localização da intensidade relativamente máxima é definida como a segunda localização focal predeterminada. A intensidade relativamente máxima permite encontrar o sinal detectável na zona de detecção. O tamanho da zona de detecção depende das tolerâncias de fabricação do guia de onda plano que tem uma espessura típica situada na faixa de 100 nm a 300 nm; em que uma tolerância de fabricação típica da espessura de guia de onda é de alguns nanometres. Essa tolerância corresponde a uma extensão lateral da zona de detecção na ordem de uma pequena porcentagem da extensão lateral da seção de acoplamento externo.

[0034] De acordo com outro aspecto do método, o feixe de luz coerente divergente é gerado de maneira bem sucedida em diferentes localizações em uma zona de geração de feixe que tem um tamanho predeterminado e que está disposto de modo a incluir a primeira localização focal predeterminada. Para cada feixe de luz coerente gerado de maneira bem sucedida, essa localização na zona de detecção que tem a intensidade relativamente máxima da porção desacoplada do feixe de luz coerente paralelo é determinada, o que define essa localização na zona de detecção em que a intensidade relativamente máxima é tão alta quanto a segunda localização focal predeterminada, e que define essa localização na zona de geração de feixe, em que o feixe correspondente é gerado como a primeira localização focal predeterminada. Vantajosamente, a definição da primeira localização focal predeterminada para qual a intensidade relativamente máxima é a maior permite julgar a intensidade máxima absoluta como o melhor sinal detectável na segunda localização focal predeterminada. Isso é vantajoso devido ao fato de que os guias de onda planos têm, normalmente, uma espessura diferente, por exemplo, no caso das tolerâncias de fabricação, o que pode levar a diferentes localizações das primeira e segunda localizações focais predeterminadas para cada dispositivo. Dessa maneira, a localização exata de ambas as localizações focais predeterminadas pode ser constada. O tamanho da zona de geração de feixe e da zona de detecção depende da magnitude das tolerâncias de fabricação.

[0035] A seguir, são explicadas as duas modalidades alternativas preferenciais do método de acordo com a invenção. Ambas as modalidades se referem à detecção de afinidades de ligação com o uso da primeira e da segunda modalidade, respectivamente, do dispositivo que mostra a tolerância de fabricação.

[0036] Na primeira alternativa do método, a zona de geração de feixe é uma área em um primeiro plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano. A zona de detecção é uma linha reta que se estende paralela à direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo em um segundo plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano. Isso permite detectar afinidades de ligação com o uso de um dispositivo de acordo com a primeira modalidade. O princípio de trabalho e as vantagens do mesmo são discutidos detalhadamente abaixo com referência à Figura 7 de modo a evitar iteração desnecessária no presente contexto.

[0037] Na segunda alternativa do método, a zona de geração de feixe é uma área em um primeiro plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano. A zona de detecção é uma área em um segundo plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano. Isso permite para detectar a porção desacoplada do feixe de luz coerente paralelo na segunda localização focal predeterminada de um dispositivo de acordo com a segunda modalidade na qual a seção de acoplamento externo compreende adicionalmente uma pluralidade de linhas retas. O princípio de trabalho e as vantagens são explicados detalhadamente com referência à Figura 8 de modo a evitar iteração desnecessária no presente contexto.

[0038] Os aspectos vantajosos adicionais da invenção ficam evidentes a partir da descrição a seguir de modalidades da invenção com referência aos desenhos anexos nos quais:

[0039] a Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de acordo com uma primeira modalidade da invenção com uma primeira porção de superfície e uma segunda porção de superfície disposta de maneira espacial em uma superfície exterior do guia de onda plano;

[0040] a Figura 2 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de acordo com a segunda modalidade da invenção com a primeira porção de superfície e a segunda porção de superfície dispostas na superfície exterior do guia de onda plano de maneira a se sobreporem pelo menos parcialmente

[0041] a Figura 3 mostra uma vista em perspectiva do dispositivo da Figura 2 com um substrato que tem aproximadamente o tamanho da primeira porção de superfície que sobrepõe à segunda porção de superfície;

[0042] a Figura 4 mostra uma vista em perspectiva do dispositivo da Figura 3 com uma camada de revestimento de superfície;

[0043] a Figura 5 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de acordo com uma terceira modalidade da invenção, em que a seção de acoplamento externo compreende adicionalmente uma pluralidade de linhas retas;

[0044] a Figura 6 mostra uma primeira modalidade de um sistema para usar um dispositivo para uso na detecção de afinidades de ligação;

[0045] a Figura 7 mostra o dispositivo da Figura 1 com primeiras localizações focais diferentes dispostas em uma zona de geração de feixe e segundas localizações focais diferentes dispostas em uma zona de detecção que forma uma linha reta no plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano;

[0046] a Figura 8 mostra o dispositivo da Figura 5 com primeiras localizações focais diferentes dispostas em uma zona de geração de feixe e segundas localizações focais diferentes dispostas em uma zona de detecção que forma uma área no plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano; e

[0047] a Figura 9 mostra o sistema da Figura 6 que compreende uma primeira parada de feixe parcial e uma segunda parada de feixe parcial.

[0048] A primeira modalidade do dispositivo 1, de acordo com a invenção, é mostrada na Figura 1 em uma vista em perspectiva. Um guia de onda plano 2 está disposto no topo de um substrato 22 e compreende uma superfície exterior 21 no lado superior do mesmo. A superfície exterior 21 do guia de onda plano compreende uma pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 dispostas em uma primeira porção de superfície 3 e uma pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 dispostas em uma segunda porção de superfície 4. A pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 compreende locais de ligação 51, em que uma amostra- alvo 52 ligou-se a alguns dentre os mesmos.

[0049] A pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 que são curvadas está disposta de modo a ter uma distância crescente entre as linhas de acoplamento interno adjacentes 31 (da esquerda para a direita). A curvatura e a distância crescente entre linhas adjacentes são escolhidas de modo a permitir o acoplamento de um feixe de luz coerente divergente 61 que parte de uma primeira localização focal 611 ao guia de onda plano, sendo que a primeira localização focal 611 está disposta no exemplo mostrado no lado inferior do substrato 22. A geração de tal feixe de luz coerente divergente 61 é explicada para o sistema descrito abaixo com referência à Figura 6. O feixe de luz coerente divergente 61 (ou uma porção do mesmo) é acoplado ao guia de onda plano 2 pela pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 que atuam como uma reticula óptica que tem uma pluralidade de linhas de gradeamento (por exemplo, sulcos, protuberâncias alongadas, mudanças periódicas de um índice refrativo do guia de onda plano). O acoplamento do feixe de luz coerente divergente 61 ao guia de onda plano 2 faz com que o feixe de luz coerente paralelo 62 se propague ao longo do guia de onda plano 2, sendo que uma porção do feixe de luz coerente paralelo 62 se propaga ao longo da superfície exterior 21 a fim de formar um campo evanescente (não mostrado) próximo à superfície exterior 21 do guia de onda plano 2.

[0050] Conforme já mencionado, a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 compreende locais de ligação 51 fixados à superfície exterior 21 do guia de onda plano 2. Alguns dentre os locais de ligação fixados 51 são ligados à amostra-alvo 52 aplicada à superfície exterior 21 do guia de onda plano 2. A curvatura da pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41, assim como a disposição das linhas de acoplamento interno adjacentes que têm uma distância decrescente entre linhas de acoplamento interno adjacentes 31 da esquerda para a direita, é escolhida de modo a permitir o desacoplamento do feixe de luz coerente paralelo 62 de modo que uma porção desacoplada do feixe de luz coerente paralelo 63 convirja em uma segunda localização focal 631. A segunda localização focal 631 está disposta no lado inferior do substrato 22. Visto que a intensidade da porção acoplada externamente do feixe de luz coerente paralelo 63 que converge na segunda localização focal 631 muda no caso de os locais de ligação 51 serem ligados às amostras-alvo 52, é fornecido no mesmo um sinal (intensidade) que representa a afinidade de ligação entre os locais de ligação 51 e a amostra-alvo 52.

[0051] Conforme mostrado, a primeira porção de superfície 3 inclui uma seção em branco 32 e uma segunda porção de superfície 4 inclui uma seção em branco adicional 42, em cada uma forma uma superfície área sem quaisquer linhas. A seção em branco 32 e a seção em branco adicional 42 são separadas de maneira completamente espacial. Uma disposição alternativa é discutida a seguir.

[0052] A disposição alternativa é mostrada na Figura 2, a seção em branco 32 e a seção em branco adicional 42 formam uma seção em branco comum 322. A primeira porção de superfície 3 e a segunda porção de superfície 4 estão dispostas de maneira sobreposta na qual a pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 se sobrepõe à pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 de modo que seção em branco 32 e a seção em branco adicional 42 “se sobreponham” de modo a formar a seção em branco comum 322.

[0053] Durante uso, o feixe de luz coerente divergente 61 é acoplado ao guia de onda plano 2 pela pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 de modo que um feixe de luz coerente paralelo 62 se propague ao longo do guia de onda plano 2 com um campo evanescente que se propaga ao longo da superfície exterior 21 do mesmo. Uma porção do campo evanescente (consequentemente, do feixe) é difratada nos locais de ligação (não mostrados) ligados às amostras-alvo (não mostradas) que estão dispostos ao longo da pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41. Desse modo, uma porção do feixe de luz coerente paralelo 62 é desacoplada do guia de onda plano 2 de maneira que a porção de feixe de luz coerente paralelo acoplada externamente 63 convirja na segunda localização focal 631. A princípio, a luz coerente do campo evanescente é difratada em locais de ligação ligados às amostras-alvo de modo que a luz difratada nos locais de ligação ligados às amostras- alvo dispostas ao longo de cada uma dentre a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 interfira de maneira construtiva na segunda localização focal 631. A primeira localização focal 611 e a segunda localização focal adjacente 631 são separadas por uma distância de 10 pm a 20 pm.

[0054] A Figura 3 ilustra o dispositivo 1 que tem um substrato 22 e um guia de onda plano 2 disposto no mesmo, e que tem um diâmetro correspondente ao tamanho da primeira porção de superfície 3 que se sobrepõe à segunda porção de superfície 4. Por conseguinte, é fornecido um dispositivo compacto 1 que tem um contorno exterior com um diâmetro muito pequeno, em particular, situado na faixa de 25 pm a 500 pm, e, preferencialmente, 300 pm.

[0055] A Figura 4 ilustra o dispositivo 1, de acordo com outros aspectos vantajosos, no quais uma camada de revestimento de superfície 7 é formada no topo da superfície exterior do guia de onda plano 2 disposta no substrato 22. A camada de revestimento de superfície 7, no presente exemplo, é feita de um hidrogel que é coberto por uma membrana de absorção de luz (preta) com nanoporos. Esses materiais têm uma estrutura interna porosa que tem uma porosidade predeterminada situada na faixa de 5% a 90% (fração do volume de poros em relação ao volume total) e um tamanho de poro predeterminado situado na faixa de 10 nm a 10 pm (diâmetro médio de poros). Isso permite que a amostra-alvo aplicada (por exemplo, um tipo específico de molécula) difunda através da mesma de modo a atingir os locais de ligação fixados à superfície exterior.

[0056] Outra modalidade do dispositivo 1 é retratada na Figura 5 em uma vista superior. No lado esquerdo, a pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 e, no lado direito, a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 estão dispostas. Diferentemente das modalidades descritas anteriormente, a seção de acoplamento externo compreende adicionalmente uma pluralidade de linhas retas 42 que estão dispostas entre as linhas de acoplamento interno 31 e as linhas de acoplamento externo 41. No presente exemplo, os locais de ligação (não mostrados) estão dispostos ao longo da pluralidade de linhas retas 42. As linhas retas 42 estão dispostas de modo a passarem paralelas entre si com uma distância constante entre linhas retas adjacentes. O feixe de luz coerente divergente (não mostrado) é acoplado ao guia de onda plano 2 pela pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 de modo que um feixe de luz coerente 62 (o feixe de luz coerente seja mostrado em linhas tracejadas e a porção difratada do feixe de luz coerente seja mostrado como setas paralelas) se propague como um feixe paralelo ao longo do guia de onda plano 2 junto de seu campo evanescente associado. As linhas da pluralidade de linhas retas individuais 42 estão dispostas em um ângulo β em relação à direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo 62. Os locais de ligação ligados às amostras-alvo, que estão dispostos ao longo da pluralidade de linhas retas 42, difratam uma porção do campo evanescente (consequentemente, do feixe de luz coerente paralelo), e essa porção difratada do feixe de luz coerente 62 se propaga ao longo do guia de onda plano 2 em direção à pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41. A porção do feixe de luz coerente paralelo 62 é difratada sob um ângulo de difração α (que é igual a β) em relação às linhas retas. A intensidade da porção difratada do feixe de luz coerente paralelo 62 que impinge na pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 cuja uma porção é desacoplada do guia de onda plano 2 fornece um sinal que representa a afinidade de ligação, conforme descrito para a primeira modalidade.

[0057] A Figura 6 mostra um sistema 10 para detectar afinidades de ligação. O sistema 10 compreende uma fonte de luz de laser 11 que tem capacidade para fornecer na primeira localização focal 611 de um dispositivo 1 (conforme descrito acima) um feixe de luz coerente divergente 61. A fonte de luz de laser 11 gera um feixe de luz coerente que é focado por uma lente de foco 12 na primeira localização focal 611. Uma unidade de varredura óptica 12, 17 compreende um scanner 17 e uma lente de foco 12 e gera um feixe de luz coerente divergente 61 em uma zona de geração de feixe (conforme explicado com referência às Figuras 7 e 8). O feixe divergente de luz coerente 61 que parte da primeira localização focal 611 é acoplado ao guia de onda plano 2 e gera uma porção desacoplada 63 de luz coerente difratada que converge em uma segunda localização focal 631. O sistema 10 compreende adicionalmente uma unidade de detecção óptica que fornece um filtro espacial 100 com capacidade para detectar a intensidade do feixe convergente da porção desacoplada 63 de luz coerente difratada por meio de um detector óptico 13 disposto atrás de um diafragma 14 (quando visualizado na direção do trajeto da luz). O detector óptico 13 se estende perpendicular ao eixo geométrico óptico 18. O diafragma 14 está disposto em um suporte de posicionamento móvel 15. O diafragma 14 é móvel paralelo à extensão do detector óptico 13 a uma posição na qual qualquer outra luz que não a luz que parte da segunda localização focal 631 é mascarada, de modo que apenas a luz da segunda localização focal 631 impinja ao detector óptico 13 através de uma abertura 141 no diafragma 14. O diafragma 14 disposto no suporte de posicionamento móvel 15 permite a detecção da porção desacoplada 63 da luz coerente difratada em diferentes localizações que estão dispostas em diferentes posições em relação à pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 em um plano paralelo à superfície exterior do guia de onda plano (isto é, na zona de detecção).

[0058] Em outras palavras, um sistema 10 para usa o dispositivo 1, conforme descrito acima (isto é, de acordo com qualquer uma das reivindicações do dispositivo), na detecção de afinidades de ligação compreende

[0059] uma fonte de luz 11 e uma unidade de varredura óptica 12, 17 com capacidade para gerar um feixe divergente de luz na primeira localização focal 611 de um dispositivo 1, de acordo com qualquer uma das reivindicações do dispositivo, para permitir o fornecimento de uma porção desacoplada 63 de luz coerente difratada que converge na segunda localização focal 631, e

[0060] uma unidade de detecção óptica 13, 14, 16, 20 com capacidade para detectar a intensidade do feixe convergente da porção desacoplada 63 de luz coerente difratada. A unidade de detecção óptica 13, 14, 16, 20 compreende um detector óptico 13 disposto atrás de um diafragma 14 que tem uma abertura 141. A unidade de detecção óptica 13, 14, 16, 20 compreende adicionalmente um divisor de feixe 16, uma segunda lente de foco 20 e um suporte de posicionamento móvel 15 para o diafragma 14. O feixe convergente (porção desacoplada 63) de luz coerente difratada é transmitido pela lente de foco 12, pelo scanner 17, pelo divisor de feixe 16 e pela segunda lente de foco 20 para impingir ao diafragma 14. Mediante o movimento do diafragma 14 disposto no suporte de posicionamento móvel 15 em um plano perpendicular ao eixo geométrico óptico, a abertura 141 no diafragma 14 pode ser posicionada na posição conjugada de maneira óptica para a segunda localização focal 631 da porção desacoplada 63 (feixe convergente) de luz coerente difratada. Na posição do diafragma 14, a porção desacoplada 63 de luz coerente difratada (feixe convergente) atravessa a abertura 141 no diafragma 14 e impinge no detector 13 em que sua intensidade é medida por meio do detector óptico 13.

[0061] Vantajosamente, o sistema 10 compreende adicionalmente o dispositivo 1, conforme descrito acima.

[0062] A Figura 7 e a Figura 8 são explicadas juntas a seguir, pois ambas se referem ao mesmo aspecto técnico de geração de um feixe de luz coerente divergente 61 em uma zona de geração de feixe 612, e de detecção da porção desacoplada 63 do feixe de luz coerente difratada que converge na segunda localização focal 631 em uma zona de detecção 632. Isso permite detectar um sinal na segunda localização focal 631 até mesmo com os dispositivos 1 que têm desvios estruturais causados pela produção de tal dispositivo 1 (por exemplo, variações na espessura do guia de onda plano situadas na faixa de tolerâncias de fabricação típicas). Em outras palavras, isso permite a detecção de afinidades de ligação em um dispositivo 1 em que a localização das primeira e segunda localizações focais não conhecida de maneira absolutamente precisa.

[0063] Em referência à Figura 7, um método para detectar o sinal de maior intensidade na zona de detecção 632 da segunda localização focal 631 será descrito para um dispositivo 1 de acordo com a primeira modalidade (a seção de acoplamento externo compreende apenas a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas). O dispositivo 1 tem uma guia de onda plano 2 com uma espessura produzido com tolerâncias de fabricação conhecidas situadas na faixa de alguns nanômetros. Um feixe de luz coerente divergente 61 é gerado de maneira bem-sucedida em diferentes localizações em uma zona de geração de feixe 612. A zona de geração de feixe 612 é uma área com formato circular disposta, por exemplo, na superfície inferior do substrato 22 (como o primeiro plano paralelo à superfície exterior do guia de onda), e tem um tamanho que depende das tolerâncias de fabricação. Para cada feixe de luz coerente gerado de maneira bem- sucedida 61, é determinada essa localização na zona de detecção 632 em que ocorre uma intensidade relativamente máxima da porção desacoplada 63 da luz coerente difratada. A intensidade relativamente máxima é determinada pelo fato de que a porção desacoplada 63 de luz coerente difratada 63 é detectada (mediante varredura) ao longo uma linha reta 632 (como uma zona de detecção). Isso permite determinar para cada feixe de luz coerente divergente gerado na zona de geração de feixe 612, essa localização na linha reta 632 em que ocorre uma intensidade relativamente máxima da porção desacoplada 63 da luz coerente difratada. Em seguida, a segunda localização focal 631 é definida como sendo essa localização em que ocorre a maior intensidade relativamente máxima. Por fim, essa localização na zona de geração de feixe 612 em que o é gerado, o que resulta na maior intensidade relativamente máxima na segunda localização focal 631, é definida como a primeira localização focal 611.

[0064] A detecção ao longo de apenas uma linha reta 632 (e não em uma zona de detecção que é formada por uma área) é possível para a configuração mostrada na Figura 7, visto que pequenos desvios na direção de propagação do feixe de luz coerente 62 na guia de onda resultam na mesma intensidade máxima absoluta na segunda localização focal 631. A princípio, esse método pode ser realizado em vice-versa, isto é, a porção desacoplada 63 da luz coerente difratada 63 é detectada de maneira bem-sucedida ao longo da linha reta 632 e para cada uma dentre as localizações de detecção sucessivas, o feixe de luz coerente divergente 61 é gerado em todas as localizações em toda a zona de geração de feixe 6 a fim de permitir a detecção da maior intensidade na segunda localização focal 631.

[0065] Na Figura 8, um método para detectar o sinal de maior intensidade na zone da segunda localização focal 631 é descrito para o dispositivo 1 de acordo com a terceira modalidade (a seção de acoplamento externo compreende a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas e a pluralidade de linhas retas - Figura 5). A configuração é mostrada em uma vista superior a fim de fornecer uma melhor ilustração. Conforme descrito acima, a terceira modalidade é diferente pelo fato de que, adicionalmente, a condição para difração (condição de Bragg) na pluralidade de linhas retas 42 deve ser satisfeita. Essa exigência adicional implica que apenas uma única primeira localização focal 611 e apenas uma única segunda localização focal correspondente 631 cumpre com as condições para o máximo acoplamento de luz coerente ao guia de onda plano, dentro e fora do mesmo. Desse modo, a detecção na segunda localização focal 631 deve ser realizada em uma zona de detecção 633 que não é uma linha reta (diferente da Figura 7), porém, de preferência, uma área. O feixe de luz coerente divergente 61 é gerado de maneira bem- sucedida em diferentes localizações em uma zona de geração de feixe 612. A zona de geração de feixe 612 é uma área com formato circular disposta, por exemplo, na superfície inferior do substrato na qual o guia de onda plano é formado. Para cada feixe de luz coerente gerado de maneira bem-sucedida (não mostrado) é determinada essa localização na zona de detecção 632 que tem a intensidade relativamente máxima da porção desacoplada da luz coerente difratada (não mostrada). Uma intensidade relativamente máxima é determinada detectando-se a intensidade máxima da porção desacoplada da luz coerente difratada em uma área com formato circular 633 (como zona de detecção). Isso permite determinar, para cada feixe de luz coerente divergente gerado 61, essa localização na área com formato circular que tem uma intensidade relativamente máxima da porção desacoplada da luz coerente difratada. A segunda localização focal 631 é definida nessa localização que a maior intensidade relativamente máxima (nessa modalidade apenas uma localização na zona de detecção). Por fim, essa localização na zona de geração de feixe 612 em que o é gerado, o que resulta na maior intensidade relativamente máxima na segunda localização focal, é definida como a primeira localização focal 611.

[0066] A Figura 9 mostra o sistema 10 que, a princípio, foi explicado com referência à Figura 6. No entanto, em termos de estrutura, o sistema mostrado na Figura 9 é diferente pelo menos que compreende uma primeira parada de feixe parcial 19 e uma segunda parada de feixe parcial 191.

[0067] Durante o uso do sistema 10, o dispositivo 1 é usado. No presente exemplo, o dispositivo 1 tem as linhas de acoplamento interno 31 dispostas em uma primeira porção de superfície parcial 311 e as linhas de acoplamento externo curvadas 41 dispostas em uma segunda porção de superfície parcial 411. A primeira porção de superfície parcial 311 e a segunda porção de superfície parcial 411 não se sobrepõem de modo que a pluralidade de linhas de acoplamento interno 31 e a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas estejam dispostas de maneira espacialmente separada. A amostra-alvo (não mostrada) é aplicada aos locais de ligação que estão dispostos no presente exemplo ao longo das linhas de acoplamento externo curvadas 41 (porém podem estar dispostas, em geral, também na pluralidade de linhas de acoplamento interno 31).

[0068] Durante o uso do dispositivo, semelhante à Figura 6, as linhas de acoplamento interno 31 acoplam o feixe de luz coerente divergente 61 gerado na primeira localização focal ao guia de onda plano (não mostrado separadamente na presente ilustração). O feixe de luz coerente acoplado ao guia de onda se propagada como um feixe 62 junto do campo evanescente do mesmo. Uma porção do campo evanescente (consequentemente, do feixe que se propaga através do guia de onda) é difratada pela pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas 41 de maneira que uma porção desacoplada de luz coerente difratada 63 convirja na segunda localização focal a ser detectada como um sinal que representa a afinidade de ligação entre os locais de ligação e a amostra-alvo.

[0069] Vantajosamente, uma primeira parada de feixe parcial 19 restringe (isto é, mediante mascaramento) o feixe de luz coerente gerado pela fonte de luz de laser 11. Por conseguinte, um feixe de luz coerente divergente restrito 61 ilumina apenas uma primeira porção de superfície parcial 311 que compreende a pluralidade de linhas de acoplamento interno 31. Em outras palavras, a primeira parada de feixe parcial 19 restringe a luz coerente de maneira que apenas as linhas de acoplamento interno 31 sejam iluminadas e que a luz não se propague em direção à segunda porção de superfície parcial 411 na qual linhas de acoplamento externo curvadas 41 estão dispostas. Isso é particularmente vantajoso para atenuar a luz de fundo impedindo-se a detecção de porções refletidas de luz coerente.

[0070] A segunda parada de feixe parcial 191 está disposta ao longo do trajeto de propagação da porção desacoplada 63 de luz coerente de maneira a mascarar outra luz diferente da luz difratada nas linhas de acoplamento externo curvadas 41, que em seguida, se propaga através do diafragma 14 para o óptico 13.

Claims

1. Dispositivo (1) para uso na detecção de afinidades de ligação, sendo que o dispositivo (1) compreende um guia de onda plano (2) disposto em um substrato (22), sendo que o guia de onda plano (2) tem uma superfície exterior (21) e uma pluralidade de linhas de acoplamento interno (31) para acoplar um feixe de luz coerente ao guia de onda plano (2) de maneira que, durante operação, um feixe de luz coerente paralelo (62) se propague ao longo do guia de onda plano (2) em que um campo evanescente se propaga ao longo da superfície exterior (21) do mesmo, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de linhas de acoplamento interno (31) são dispostas em uma primeira porção de superfície da superfície externa ou no guia de onda plano (2) e s do planejador e são curvadas e está dispostas de modo a terem uma distância crescente entre linhas de acoplamento interno adjacentes (31) quando visualizada na direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo (62) ao longo do guia de onda plano, sendo que a disposição da pluralidade de linhas de acoplamento interno e a distância entre linhas de acoplamento interno adjacentes são de modo que, em operação, um feixe de luz coerente divergente (61) de um comprimento de onda predeterminado que parte de uma primeira localização focal predeterminada (611) e que impinge na pluralidade de linhas de acoplamento interno é acoplado ao guia de onda plano (2) de maneira que o feixe de luz coerente paralelo (62) se propague ao longo do guia de onda plano (2), em que uma pluralidade de locais de ligação (51) com capacidade para ligar uma amostra-alvo é fixada à superfície exterior (21) ao longo de pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração dispostas em uma seção de acoplamento externo do guia de onda plano (2), em que a pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração compreende uma pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas (41) que estão dispostas em uma segunda porção da superfície externa do guia de onda plano (2) de modo a ter uma distância decrescente entre linhas de acoplamento externo adjacentes curvadas quando visualizadas na direção de propagação da luz coerente (62) que impinge nas mesmas de modo a ter capacidade para difratar uma porção da luz coerente (62) do comprimento de onda predeterminado que impinge nas linhas de acoplamento externo curvadas para desacoplar as mesmas do guia de onda plano (2) de maneira que a porção desacoplada de luz coerente (63) do comprimento de onda predeterminado convirjam em uma segunda localização focal predeterminada (631) de modo a fornecer na segunda localização focal (631) um sinal que, quando comparado a um sinal conhecido representativo apenas dos locais de ligação (51), é representativo da afinidade de ligação entre os locais de ligação (51) e a amostra alvo (52), em que a primeira porção de superfície inclui uma seção em branco (32) na qual não há linhas e em que a segunda porção de superfície inclui uma seção em branco adicional (42) na qual não há linhas, as seções em branco sendo formadas para evitar uma reflexão de Bragg de segunda ordem.

2. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira porção de superfície (3) e a segunda porção de superfície (4) estão dispostas separadas de maneira espacial na superfície exterior (21) do guia de onda plano (2).

3. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira porção de superfície (3) e a segunda porção de superfície (4) estão dispostas na superfície exterior (21) do guia de onda plano (2) de modo a se sobreporem, pelo menos parcialmente, de maneira que a seção em branco (32) e a seção em branco adicional (42) formem uma seção em branco comum (322).

4. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira porção de superfície (3) e a segunda porção de superfície (4) têm o mesmo tamanho.

5. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma pluralidade adicional de linhas dispostas na seção de acoplamento externo compreende adicionalmente uma pluralidade de linhas retas (42), sendo que as linhas retas passam paralelamente entre si com uma distância constante entre as linhas retas adjacentes e estão dispostas em um ângulo (β) em relação à direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo (62) de maneira que uma porção do feixe de luz coerente paralelo (62) seja difratada sob um ângulo de difração (a) em relação às linhas retas de modo que a porção difratada do feixe de luz coerente paralelo (62) impinja à pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas (41), e em que os locais de ligação (51) fixados estão dispostos ao longo da pluralidade de linhas retas (42) ou ao longo da pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas (41).

6. Dispositivo (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas (41) está disposta na superfície exterior (21) em uma partição (23) do guia de onda plano (2) através da qual se propaga a porção do feixe de luz coerente paralelo (62) difratada nas linhas retas (4), e através da qual não se propaga outra luz do feixe de luz coerente paralelo (62).

7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma camada de revestimento de superfície é disposta no topo da superfície externa do guia de onda plano (2), a camada de revestimento de superfície tendo uma estrutura interna porosa para permitir que a amostra alvo aplicada à camada de revestimento se difunda através dela para alcançar locais de ligação (51) fixados à superfície externa do guia de onda plano (2).

8. Método para a detecção de afinidades de ligação, o método caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - fornecer um dispositivo (1), como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, - aplicar à seção de acoplamento externo do guia de onda plano (2) ao longo da pelo menos uma pluralidade adicional de linhas de difração, em que os locais de ligação (51) estão dispostos, uma amostra-alvo (52) para qual a afinidade de ligação entre os locais de ligação (51) e a amostra-alvo (52) deve ser detectada, - gerar na primeira localização focal predeterminada (611) um feixe de luz coerente divergente (61) de maneira a impingir à pluralidade de linhas de acoplamento interno (31) do guia de onda plano (2) para acoplar o feixe de luz coerente divergente (61) ao guia de onda plano (2) de maneira que o feixe de luz coerente (62) acoplado ao guia de onda plano se propague como um feixe de luz coerente paralelo (62) ao longo do guia de onda plano (2) com um campo evanescente do feixe de luz coerente paralelo (61) que se propaga ao longo da superfície exterior (21) do mesmo, em que uma porção da luz coerente (62) é difratada pela pluralidade de linhas de acoplamento externo curvadas (41) da seção de acoplamento externo do guia de onda plano (2) para desacoplar a mesma do guia de onda plano (2) de maneira que a porção desacoplada da luz coerente (63) convirja na segunda localização focal predeterminada (631), e - detectar a porção desacoplada de luz coerente (63) na segunda localização focal predeterminada (631) para formar um sinal e comparar este sinal formado com um sinal conhecido representativo dos locais de ligação apenas para fornecer um sinal representativo da afinidade de ligação entre os locais de ligação (51) e a amostra-alvo (52).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a porção desacoplada de luz coerente (63) é detectada em uma zona de detecção (632) que tem um tamanho predeterminado e está disposta de modo a incluir a segunda localização focal predeterminada (631) a fim de determinar essa localização na zona de detecção (632), em que a porção desacoplada de luz coerente (63) do comprimento de onda predeterminado tem uma intensidade máxima relativa, e - definir a localização da intensidade máxima relativa como a segunda localização focal predeterminada (631).

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o feixe de luz coerente divergente (61) é gerado de maneira bem sucedida em diferentes locais em uma zona de geração de feixe (612) tendo um tamanho predeterminado sendo disposto de modo a incluir a primeira localização focal predeterminada (611), em que para cada feixe de luz coerente gerado de maneira bem sucedida (61) é determinada a localização na zona de detecção (632, 633) tendo a intensidade máxima relativa da porção desacoplada de luz coerente (63), definindo essa localização na zona de detecção (632, 633) em que a intensidade máxima relativa é tão alta quanto a segunda localização focal predeterminada (631), e - definir essa localização na zona de geração de feixe (612) em que o feixe correspondente é gerado como a primeira localização focal predeterminada (611).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a zona de geração de feixe (612) é uma área em um primeiro plano paralelo à superfície exterior (21) do guia de onda plano (2), e em que a zona de detecção (632) é uma linha reta que se estende paralela à direção de propagação do feixe de luz coerente paralelo (62) em um segundo plano paralelo à superfície exterior (21) do guia de onda plano (2).

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a zona de geração de feixe (612) é uma área em um primeiro plano paralelo à superfície exterior (21) do guia de onda plano (2), e em que a zona de detecção (633) é uma área em um segundo plano paralelo à superfície exterior (21) do guia de onda plano (2).