CZ20023371A3 - Způsob vytváření biopolymerních sad a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Způsob vytváření biopolymerních sad a zařízení k jeho provádění Download PDF

Info

Publication number
CZ20023371A3
CZ20023371A3 CZ20023371A CZ20023371A CZ20023371A3 CZ 20023371 A3 CZ20023371 A3 CZ 20023371A3 CZ 20023371 A CZ20023371 A CZ 20023371A CZ 20023371 A CZ20023371 A CZ 20023371A CZ 20023371 A3 CZ20023371 A3 CZ 20023371A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
capillary
filling
tip
biopolymer
liquid
Prior art date
Application number
CZ20023371A
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Eipel
Markus Beier
Stefan Matysiak
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
Deutsches Krebsforschungszentrum
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Basf Aktiengesellschaft, Deutsches Krebsforschungszentrum filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of CZ20023371A3 publication Critical patent/CZ20023371A3/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00364—Pipettes
    • B01J2219/00367—Pipettes capillary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00389—Feeding through valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00418—Means for dispensing and evacuation of reagents using pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/0059—Sequential processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00686—Automatic
    • B01J2219/00689—Automatic using computers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832—Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B01L2300/0838—Capillaries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/02—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins
    • B01L2400/027—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins electrostatic forces between substrate and tip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0418—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic electro-osmotic flow [EOF]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0421—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic electrophoretic flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B60/00—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/14—Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027—General features of the devices
    • G01N2035/1034—Transferring microquantities of liquid
    • G01N2035/1039—Micropipettes, e.g. microcapillary tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/25—Chemistry: analytical and immunological testing including sample preparation
    • Y10T436/2575—Volumetric liquid transfer

Description

Dosavadní stav techniky
Pro účely souběžného provádění analýzy velkého množství vzorků biopolymerů, například takových jako jsou kyseliny nukleové, proteiny nebo polysacharidy, se obvykle vytvářejí biopolymerní pole, známé také jako sady mikrovzorků biopolymerů. Za účelem vytvoření takových biopolymerních polí nebo sad se velmi malé vzorky biopolymerů, které jsou rozpouštěné nebo suspendované v kapalinách, jejichž množství se pohybuje v rozmezí od pikolitrů (litr-12) do nanolitrů (litr-9), musí nanášet v pravidelných uspořádáních na povrchy substrátů, například na povrchy vzorkových podložních destiček. Standardně používané způsoby pipetování v případě takových malých množství kapaliny selhávají.
Vzhledem k tomu, že provádění přesného dávkování
84863 (84863a)
PV 2002-3371 množství, která se mají přemísťovat, bylo až doposud velmi obtížné, toto přesné dávkování se obvykle neprovádí a přemísťování příslušných množství se uskutečňuje prostřednictvím systému podobnému peru, který zahrnuje mechanický kontakt. Taková, pro tento účel použitá pera však vykazují pouze omezenou objemovou kapacitu pro pojímání kapaliny, takže jednou náplní pera není možné nadávkovat velké množství úložných povrchů nosných substrátů. Za účelem zvýšení objemové kapacity pro tento účel používaných per byly provedeny pokusy spočívající v jejich opatření zářezy nebo drážkami tak, aby takto upravené pero bylo schopné pojímat větší množství vzorku, který se má nanášet na substrát. Ačkoliv toto opatření umožnilo zajistit zvětšení objemové kapacity per tak, že prostřednictvím jedné jediné náplně pera bylo možné na vzorkovou podložní destičku aplikovat větší počet kapek biopolymeru, bylo čištění pera tohoto typu provedení, tj. pera opatřeného drážkami a zářezy, velmi obtížné. V případě použití předtím již jednou použitého pera pro aplikaci nového vzorku biopolymeru na k plnění určenou vzorkovou podložní destičku je nezbytné přípravě tohoto pera věnovat pečlivou pozornost tak, aby zbytky vzorků z předcházejícího nanášení byly důkladně odstraněny i z jednotlivých drážek a zářezů zvětšujících objemovou kapacitu pera. ·
Za účelem udržování chyb měření při provádění analýzy takto vytvořených biopolymerních sad na nejnižší možné míře se obvykle použijí vnitropodnikové normy a předpisy.
S ohledem na řešení známá z dosavadního stavu techniky a nevýhody, které tato řešení vykazují, je proto cílem předloženého vynálezu zajistit plnění biopolymerních sad extrémně malými množstvími kapaliny jednoduchým a zcela
84863 (84863a)
PV 2002-3371 ·· φφ • · · φ ·· φφ • φ spolehlivým způsobem.
Podstata vynálezu
Přihlašovatelem předloženého vynálezu bylo zjištěno, že uvedeného cíle se, v souladu s tímto vynálezem, dosáhne prostřednictvím způsobu mikrodávkování extrémně malých množství kapaliny pro vytváření biopolymerních sad, podle kterého může být vzorek kapaliny, který se má podrobovat analýze, poskytovaný prostřednictvím plnicích prostředků, které jsou spojitelné se zdrojem ústojného roztoku, a na které je možné aplikovat obousměrné elektrické napětí, které aktivuje elektroosmotické proudění, jehož výskyt se použije pro přemísťování vzorku kapaliny na detekční povrch.
Výhody, které je prostřednictvím způsobu navrhovaného podle předloženého vynálezu možné docílit, představuje hlavně skutečnost, že napětí, které může být aplikované na pipetovací hrot kapilární trubice, vzorek pro nanášení na substrát, ve které se nachází aktivuje velmi přesné dávkování extrémně malých množství kapalíny v časovém okamžiku, ve kterém došlo k umístění pipetovacího hrotu proti detekčnímu povrchu příslušné vzorkové podložní destičky. Jestliže je během aplikace napětí generujícího přemísťování vzorku kapaliny použito množství pipetovacích hrotů kapilárních trubic pracujících navzájem paralelně, je možné nanášet jednotlivé kapky biopolymeru na detekční povrchy vzorkových podložních destiček způsobem, který je rychlý, precizní a nenákladný, a který zajišťuje docílení velmi přesných odstupů jednotlivých kapek biopolymeru vůči sobě navzájem.
84863 (84863a)
PV 2002-3371 .·· »» ···« ·*
Podle dalšího provedení způsobu navrhovaného v souladu s předloženým vynálezem aplikace elektrického napětí na plnicí kapiláru a plnicí prostředky způsobuje odtahování biopolymeru ze zásoby vzorku a, po reverzaci napětí, odměřování dávkované kapaliny. Vzhledem k tomu dávkování množství vzorků kapaliny a vytváření kapek biopolymeru na povrchu detekčního pole již dále nevyžaduje žádné součásti, které se musí mechanicky ovládat v dutině kapilární trubice.
Podle dalšího výhodného provedení způsobu navrhovaného v souladu s předloženým vynálezem se elektrické napětí pro přemísťování vzorku na substrát aplikuje mezi kapilární hlavicí a kapilární dutinou plnicí kapiláry. Toto opatření umožňuje přivádět elektrické napětí, prostřednictvím napájecího vedení, do horní části skleněné kapiláry nacházející se vzhledem k jejímu konci s pipetovacím hrotem na opačném konci této kapiláry.
V souladu s dalším výhodným aspektem řešení navrhovaného podle předloženého vynálezu se pipetovací hrot kapiláry v prostoru nanášení může pohybovat ve třech směrech. Kromě standardní schopnosti pipetovacího hrotu pohybovat se nad detekčním polem ve směru X a ve směru Y, se tento pipetovací hrot může ještě před tím, než dochází k aplikaci napětí na obsah kapilární dutiny, jehož prostřednictvím se uskutečňuje vypuzování a přemísťování kapaliny na substrát, dále pohybovat také ve směru Z vzhledem k povrchu uvedeného detekčního pole.
Za účelem zabránění ztrátám vzorku kapaliny a chybám při nanášení a vytváření plnicího profilu biopolymeru na detekčním povrchu se, při umístění pipetovacího hrotu proti detekčnímu povrchu, provádí reverzování elektrického napětí,
84863 (84863a)
PV 2002-3371 ·· • · • · ·· ···· jehož prostřednictvím se uskutečňuje vypuzování vzorku z kapilární dutiny kapilárních trubic a jeho přemísťování na substrát.
Dále se v souladu se způsobem dávkování extrémně malých množství kapaliny podle předloženého vynálezu navrhuje uspořádání, ve kterém jsou plnicí kapilára a pipetovací hrot prostřednictvím ventilu spojené s ústojným roztokem obsaženým v tlakové zásobní nádobě s tím, že ústojným roztokem použitým pro generování elektroosmotického proudění je s výhodou ústojný roztok, který vykazuje odpovídající pH a iontovou koncentraci.
A nakonec se podle předloženého vynálezu navrhuje elektroforézní ukládání nanášených vzorků biopolymeru na vzorkovou podložní destičku přes vodivou vrstvu, která je opatřená na povrchu vzorkové podložní destičky, neboli na detekčním povrchu. Díky této variantě způsobu navrhovaného podle předloženého vynálezu je možné jednotlivé kroky po sobě následujících analytických operací provádět i během nanášení vzorků a vytváření biopolymerních sad.
Podle předloženého vynálezu se dále navrhuje zařízení pro mikrodávkování extrémně malých množství kapaliny, do jehož elektrického napájecího vedení pro aplikování elektrického napětí na plnicí kapiláru jsou začleněné přepínací prvky, které slouží k reverzování elektrického napětí a které jsou, prostřednictvím elektrického spojení, spojené s obsahem zásobníku ústojného roztoku. Díky uspořádání zařízení navrhovaného podle předloženého vynálezu je možné extrémně malá množství kapaliny, vzhledem k existenci elektroosmotického proudění ve vzorku, který se má nanášet, nanášet, pipetovacím hrotem nacházejícím se ve
84863 (84863a)
PV 2002-3371 ·« « · • · ·· · »·· *··
9 9
99 9 9 stavu spuštění nad detekčním povrchem příslušné vzorkové podložní destičky, prostřednictvím jednoduchého reverzování elektrického napětí.
Za účelem zajištění plynulého zásobování plnicí kapiláry ústojným roztokem je do odbočky plnicí kapiláry nacházející se za ventilem začleněný průtočný odpor, uspořádaný nad zásobníkem ústojného roztoku. Prostřednictvím vhodného dimenzování tohoto průtočného odporu je možné docílit zásobování plnicí kapiláry ústojným roztokem prosté tvorby bublinek a kavit.
Podle výhodného provedení se může pipetovací hrot plnicí kapiláry, respektive pipetovací hroty množství plnicích kapilár nad detekčním polem přemísťovat pomocí souřadnicové polohovací jednotky jednoduchého konstrukčního provedení, v důsledku čehož je takto možné přesně nastavovat odpovídající polohy, ve kterých se kapky biopolymeru mají nanášet na detekční povrch. Kromě standardní schopnosti pípetovacího hrotu pohybovat se ve směru X a ve směru Y je tato polohovací jednotka - například komerčně dostupný grafický souřadnicový zapisovač - způsobilá provádět polohování pípetovacího hrotu ve směru Z vzhledem k povrchu detekčního pole.
Plnicí kapilára a pipetovací hrot jsou s výhodou zhotovené ze skla nebo z křemene.
Pipetovací hrot kapiláry je s výhodou z této kapiláry vytažený na malý rozměr tak, že se velikost průměru konce vytaženého hrotu pohybuje v rozmezí od 10 pm do 1000 pm. Je pak obzvláště výhodné, jestliže se velikost průměru vytaženého pípetovacího hrotu pohybuje v rozmezí od 50 pm do
84863 (84863a)
PV 2002-3371 *
• 4 r
4444 Λ« •44 «44
4 « » 44 44
0 pm.
Za účelem zajištění odpovídajícího uzemnění je mezi pipetovacím hrotem a plnicí kapilárou upravené elektrické spojeni se zemí (uzemnění).
A nakonec se podle předloženého vynálezu navrhuje, za účelem generování elektroosmotického proudění mezi pipetovacím hrotem a plnicí kapilárou, propojení, které je platinovou drátovou elektrodou umístěnou hlavici plnicí kapiláry a dále elektrickým realizované v kapilární spojením konce plnicí kapiláry ponořeného do zásobníku ústojného roztoku, opatřeného elektrickými kontakty. Vytvořený napěťový obvod plnicí kapiláry je díky tomuto uspořádání přerušovaný pouze přepínačem reverzování polarity napětí a je možné ho takto přerušovat nebo, při frekvenci odpovídající požadované frekvenci pro nanášení kapek biopolymeru na detekční povrch, uzavírat.
Přehled obrázků na výkresech
Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím podrobného popisu příkladů jeho konkrétních provedení s odvoláním na připojený výkres.
Jediný obrázek (obr. 1) představuje schématické znázornění konstrukčního uspořádání zařízení pro mikrodávkování extrémně malých množství kapaliny, jejichž velikost se pohybuje v rozmezí od pikolitrů do nanolitrú, navrhované podle předloženého vynálezu.
34863 (84863a)
PV 2002-3371
Příklady provedení vynálezu
Pipetovacím hrotem 1 použitým pro nanášení vzorku kapalíny na detekční povrch 18 vzorkové podložní destičky 9 je konec skleněné kapiláry, jejíž pořízení je z hlediska nákladů na výrobu velmi levné, a která vykazuje pipetovací hrot vytažený na průměr o velikosti například 200 pm. Tato kapilára je jedním ze svých konců prostřednictvím mikrohadičky spojená s plnicí kapilárou 2 zhotovenou, jak je v oblasti chromatografie obvyklé, ze skla nebo z křemene. Do spoje mikrohadičky s plnicí kapilárou 2 je zavedená platinová drátová elektroda 3, které slouží k zajištění příslušného elektrického propojení. Na opačném konci plnicí kapiláry 2, který je ponořený do ústojného roztoku obsaženého v zásobníku 14 ústojného roztoku, je upravené druhé elektrické spojení 4. Kapalina, která je obsažená v zásobníku 14 ústojného roztoku, se plynule odtahuje přes odbočku 16 plnicí kapiláry, ve které je upravený průtočný odpor 13, který je uspořádaný tak, že elektrické spojení 4 je vždy v kontaktu s kapalinou nacházející se v plnicí kapiláře 2.
Při zahájení operace pipetování se pipetovací hrot 1 skleněné kapiláry nejprve, pomocí souřadnicové polohovací jednotky, například komerčně dostupného grafického souřadnicového zapisovače nebo jiného, pro uvedený účel použitelného typu souřadnicového polohovacího zařízení, přemístí nad odpadní nádobu 7. Následně se krátce otevře ventil 5, uspořádaný ve směru toku před plnicí kapilárou 2, v důsledku čehož se plnicí kapilára 2 společně s pipetovacím hrotem 1, které jsou za tohoto stavu umístěné nad odpadní nádobou 7, plynule plní čerstvým ústcjným roztokem, jehož pH a iontová koncentrace jsou nastavené na hodnoty vhodné pro
84863 (84863a)
PV 2002-3371
9 generování elektroosmotického proudění v plnicí kapiláře 2, odtahovaným z tlakové zásobní nádoby 11 tlakované plynem přiváděným prostřednictvím přípojky 6 plynu, a současně dochází k vyfukování vzduchových bublin z pipetovacího hrotu 1 nacházejícího se nad odpadní nádobou 7. Průtočný odpor 13, například ve formě frity, který je umístěný v odbočce 16, způsobuje nucené přivádění malého množství ústojného roztoku do zásobníku 14 ústojného roztoku tak, aby bylo v každém okamžiku zajištěno plynulé plnění plnicí kapiláry 2, která vede do a je spojené s pipetovacím hrotem, odpovídajícím množstvím ústojného roztoku.
Přepínací prvek 10, znázorněný v připojeném obrázku pouze schématicky, je začleněný mezi napájecím vedením 3 a elektrickým spojením 4 se zásobníkem 14 ústojného roztoku. Dva zdroje elektrického napětí, označené vztahovými značkami 12a a 12b, jsou spojené s kontakty přepínacího prvku 10 a elektricky uzemněné přes spojení 17 se zemí.
Pro zajištění odebírání k pipetování určeného roztoku biopolymeru, který je opatřený v zásobníku 8 biopolymeru, se za účelem generování elektroosmotického proudění v plnicí kapiláře 2 v obráceném směru na napájecí vedení 3 a elektrické spojení 4 aplikuje elektrické napětí vhodné polarity, docílené prostřednictvím přepínače 10 polarity. V tomto časovém okamžiku se pipetovací hrot 1, nahlíženo ve směru Z, ponoří do zásobníku 8 se vzorkem biopolymeru, což v souladu s aplikovaným napětím umožňuje natahování vzorku určeného pro nanášení na substrát skrze otvor pipetovacího hrotu 1_. Po natažení dostatečného množství materiálu pro pipetování ze zásobníku 8 biopolymeru, v tomto případě například mikrotitrační miska, provede automatický mikropipetovací systém, tj . souřadnicová polohovací
84863 (84863a)
PV 2002-3371 jednotka, umístění pipetovacího hrotu 1 nad substrát určený k plnění. Tímto substrátem může být například v mikroskopii běžně používaná vzorková podložní destička 9. Na uvedené vzorkové podložní destičce 9 je opatřený povrch 18 podložní destičky, na který se nanáší jednotlivé kapky biopolymeru vystupující z pipetovacího hrotu £. Detekční povrch 18 podložní destičky může, kromě uvedeného, být také povrchem, který na něj ukládaný biopolymer chemicky váže nebo s ním fyzikálně-chemicky reaguje. Nanášení kapek biopolymeru na detekční povrch 18 vzorkové podložní destičky se provádí pomocí souřadnicových plnicích prostředků, které jsou navíc způsobilé zajišťovat spouštění pipetovacího hrotu 1 ve vertikálním směru vzhledem k detekčnímu povrchu 18 . Pro tento účel se aplikuje prostřednictvím přepínače 10 polarity reverzované elektrické napětí na plnicí kapiláru 2 pc volitelný časový interval, čehož výsledkem je nucené vypuzování kapaliny určené k pipetování z pipetovacího hrotu 1, které se uskutečňuje díky existenci elektroosmotického proudění orientovaného za tohoto stavu v obráceném směru, a její nanášení na detekční povrch 18 vzorkové podložní destičky 9. Tímto způsobem je vzorek kapaliny možné plnit buď na detekční povrch 18 nebo do jakékoliv další nádoby. Alternativu použití dvou zdrojů elektrického napětí může představovat použití jediného zdroje elektrického napětí s odpovídajícím přepínacím prvkem, přičemž jsou možné i další obměny popsaného provedení, například alternativní uspořádání spojení se zemí.
Skrze vhodné nastavení parametrů ovlivňujících charakter elektroosmotického proudění, například základních parametrů elektroosmotického proudění, kterými jsou iontová koncentrace a pH ústojného roztoku, a dále úrovně aplikovaného elektrického napětí, je možné udržovat množství
84863 (84863a)
PV 2002-3371
kapaliny dávkované během nanášení jednotlivých kapek biopolymeru na detekční povrch 18 vzorkové podložní destičky v podstatě konstantní. Uvedená skutečnost umožňuje zajistit na detekčním povrchu 18 vzorkové podložní destičky 9 vytvoření plnicího profilu 19 biopolymeru, který obsahuje kapky biopolymeru uspořádané ve směru X a ve směru Y v pravidelných odstupech 20 vůči sobě navzájem.
Pro urychlení a pro zajištění elektrochemické aktivace vázání kapek biopolymeru s příslušným povrchem 18 vzorkové podložní destičky 9, který chemicky nebo fyzikálně-chemicky reaguje s nanášeným biopolymerem, může být, po uvedení tohoto povrchu do styku s pipetovacím hrotem 1., mezi elektrické napájecí vedení 3 pipetovacího hrotu 1. a elektricky vodivý povrch vzorkové podložní destičky 9 dodatečně aplikované elektrické napětí vhodné polarity. Toto opatření umožňuje elektroforézní ukládání elektricky nabitých vzorků biopolymeru na vzorkovou podložní destičku i v krátkém časovém intervalu po jejich nanesení, což je z hlediska provádění následující analýzy a vyhodnocování vzorků velmi příznivé a užitečné.
Jak může být seznatelné z obr. 1, je horní konec plnicí kapiláry 2 umístěný v kapilární hlavici 21, která je jako taková obklopená upevňovacím držákem 22, například ve formě krátkého kusu hadičky. Skleněný nebo křemenný pipetovací hrot 1. vykazující kapilární dutinu 23, do které se natahuje vzorek kapaliny určený k pipetování, nebo ze které je po reverzaci směru elektroosmotického proudění nuceně vypuzován, příslušným způsobem umístěný v upevňovacím držáku 22. Pipetovací hrot 1, který je s výhodou zhotovený ze skla, může vykazovat výstupní otvor, velikost jehož průměru na konci tohoto hrotu se pohybuje v rozmezní od 10 pm do
84863 (84863a)
PV 2002-3371
1000 pm, a s výhodou v rozmezí od 50 pm do 300 pm.

Claims (10)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY (upravené pro pokračování řízení v CZ)
    1. Způsob vytváření biopolymerních sad mikrodávkováním extrémně malých množství kapaliny, při kterém je možné zpracovávané vzorky určené k analyzování dávkovat prostřednictvím plnicích prostředků, které jsou spojitelné se zásobníkem promývacího roztoku (24), se tím, že mezi plnicí prostředky a ústojného roztoku může být aplikované napětí, které aktivuje jehož výskyt se použije pro vyznačující zásobník (14) obousměrné elektrické elektroosmotické proudění, přemísťování vzorku kapaliny na detekční povrch (18) , ze odtahování biopolymeru ze zásobníku (8) biopolymeru a, po reverzaci napětí, odměřování dávkovaného kapalného polymeru se provádí aplikací elektrického napětí na plnicí kapiláru (2) plnicích prostředků.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že plnicí prostředky obsahují pipetovací hrot (1) s kapilární dutinou (23), a že pipetovací hrot (1) kapiláry je v prostoru nanášení pohybovatelný ve třech směrech.
  3. 3. Způsob podle jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že reverzování elektrického napětí, které způsobuje vypuzování kapalného vzorku z kapilární dutiny (23), se provádí poté, co pipetovací hrot (1) dosáhl odpovídající polohu proti detekčnímu povrchu (18) .
  4. 4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3,
    16 84863 (84863a)
    PV 2002- 14 »» · • φ · φ • · φ • · φ • · · φφφ· ·Φ φφφ ««· ‘Upravená strana vyznačující se tím, že plnicí prostředky obsahují pipetovací hrot (1) a plnicí kapiláru (2), a že pipetovací hrot (1) může být, prostřednictvím ventilu (5), zásobovaný ústojným roztokem, který je obsažený v tlakové zásobní nádobě, a který vykazuje pH vhodné pro generování elektroosmotického proudění a vhodnou iontovou koncentraci.
  5. 5. Způsob podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že elektroforézní ukládání elektricky nabitých vzorků biopolymeru na vzorkovou podložní destičku (9) se provádí prostřednictvím elektricky vodivé vrstvy opatřené na povrchu (18) vzorkové podložní destičky.
    nanášení vzorků určených s propojovacím vedením pro se zásobníkem promývacího tím, že plnicí (2) , ke které je (3) pro aplikování
  6. 6. Zařízení vytváření biopolymerních sad mikrodávkováním extrémně malých množství kapaliny s plnicími prostředky pro dávkování a k analyzování na substrát, a spojení plnicích prostředků roztoku (24), vyznačující se prostředky obsahují plnicí kapiláru připojené elektrické napájecí vedení napětí, přes elektrické spojení (4), mezi plnicí prostředky a zásobník (14) ústojného roztoku přes elektrické spojení (4), přepínací prvky (10) pro reverzování napětí, a zdroje (12a, 12b) elektrického napětí, ke kterým je uvedené elektrické napájecí vedení (3) připojené.
  7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující tím, že vykazuje alespoň jeden z následující znaků:
    průtočný odpor (13) , začleněný do odbočky (16) plnicí kapiláry (2);
    16 84863 (84863a)
    PV 2002* 0 * ·
    0000 •
    0 » 0
    Uptcft/ená strana plnicí kapiláru (2) sestávající ze skla nebo z křemene;
    nebo elektrické uzemnění, upravené mezi pipetovacím hrotem (1) a plnicí kapilárou (2).
  8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků 6 nebo 7, vyznačující se tím, že plnicí prostředky obsahují pipetovací hrot (1), a že za účelem polohování pipetovacího hrotu (1) vzhledem k detekčnímu povrchu (18) je upravené souřadnicové polohovací ústrojí, jehož prostřednictvím se uskutečňuje polohování pipetovacího hrotu (1) ve směru k povrchu vzorkové podložní destičky (9) .
  9. 9. Zařízení podle jednoho z nároků 7 nebo 8, vyznačující se tím, že pipetovacím hrotem (1) je hrot vytažený ze skleněné kapiláry na malý průměr, přičemž tento hrot vykazuje průměr v rozmezí od 10 pm do 1000 pm.
  10. 10. Zařízení podle jednoho z nároků 8 nebo 9, vyznačující se tím, že účelem generování elektroosmotického proudění je mezi pipetovacím hrotem (1) a plnicí kapilárou (2) upravené elektrické propojení, které tvoří platinová drátová elektroda (3) v kapilární hlavici (21), která je součástí plnicích prostředků, a dále elektrické spojení (4) konce plnicí kapiláry (2) ponořeného do zásobníku (14) ústojného roztoku, opatřeného elektrickými kontakty.
CZ20023371A 2000-04-10 2001-04-06 Způsob vytváření biopolymerních sad a zařízení k jeho provádění CZ20023371A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10017791A DE10017791A1 (de) 2000-04-10 2000-04-10 Verfahren und Vorrichtung zur Mikrodosierung kleinster Flüssigkeitsmengen für Biopolymerarrays

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20023371A3 true CZ20023371A3 (cs) 2003-04-16

Family

ID=7638240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20023371A CZ20023371A3 (cs) 2000-04-10 2001-04-06 Způsob vytváření biopolymerních sad a zařízení k jeho provádění

Country Status (16)

Country Link
US (1) US20030138358A1 (cs)
EP (1) EP1274511B1 (cs)
JP (1) JP2003530549A (cs)
KR (1) KR20030003718A (cs)
CN (1) CN1172747C (cs)
AT (1) ATE273754T1 (cs)
AU (1) AU2001256267A1 (cs)
CA (1) CA2405866A1 (cs)
CZ (1) CZ20023371A3 (cs)
DE (2) DE10017791A1 (cs)
DK (1) DK1274511T3 (cs)
ES (1) ES2227181T3 (cs)
IL (2) IL151850A0 (cs)
NO (1) NO20024875L (cs)
RU (1) RU2280507C2 (cs)
WO (1) WO2001076745A1 (cs)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6858593B2 (en) 2000-08-05 2005-02-22 Smithkline Beecham Corporation Anti-inflammatory androstane derivative compositions
EP1354211A1 (de) * 2001-01-25 2003-10-22 Tecan Trading AG Pipettiervorrichtung
DE10159207B4 (de) * 2001-11-29 2005-06-16 Cybio Incusys Gmbh Vorrichtung zur automatischen Bereitstellung gekühlter Probenflüssigkeit zur Aufnahme durch einen Multipipettierautomaten
DE102004001916B4 (de) * 2004-01-14 2006-02-16 Max Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Probenahme
DE602004000441T2 (de) * 2004-01-15 2006-08-10 Agilent Technologies, Inc. (n.d.Ges.d.Staates Delaware), Palo Alto Positionierung für eine Flüssigkeitsübertragung
KR100666825B1 (ko) 2005-03-26 2007-01-11 한국표준과학연구원 전기전도성 관을 이용한 전기삼투압류 구동 극미세 피펫장치
US8322571B2 (en) 2005-04-25 2012-12-04 Advanced Technology Materials, Inc. Liner-based liquid storage and dispensing systems with empty detection capability
SG162759A1 (en) 2005-06-06 2010-07-29 Advanced Tech Materials Fluid storage and dispensing systems and processes
EP1895308A1 (en) * 2006-09-01 2008-03-05 Agilent Technologies, Inc. Droplet-based fluidic coupling
WO2013096839A1 (en) 2011-12-22 2013-06-27 Somagenics, Inc. Methods of constructing small rna libraries and their use for expression profiling of target rnas
CN103008037B (zh) * 2012-12-31 2015-04-01 浙江大学 一种具有皮升级精度的自动化微液滴阵列筛选系统的使用方法
WO2014134320A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Somagenics, Inc. Methods, compositions and systems for the analysis of nucleic acid molecules
JP2015102370A (ja) * 2013-11-22 2015-06-04 日本写真印刷株式会社 供給機器、処理装置及び供給方法
WO2017112666A1 (en) 2015-12-21 2017-06-29 Somagenics, Inc. Methods of library construction for polynucleotide sequencing
CN106492895B (zh) * 2016-12-08 2019-01-29 北京工业大学 一种制备纳米尖端移液管的装置及方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4784737A (en) * 1986-04-18 1988-11-15 The United States Department Of Energy Electromicroinjection of particles into living cells
JPH0682063B2 (ja) * 1986-10-16 1994-10-19 富士写真フイルム株式会社 液面検出装置
US5045172A (en) * 1987-11-25 1991-09-03 Princeton Biochemicals, Inc. Capillary electrophoresis apparatus
US4908112A (en) * 1988-06-16 1990-03-13 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Silicon semiconductor wafer for analyzing micronic biological samples
JP2561367Y2 (ja) * 1992-04-03 1998-01-28 東亞医用電子株式会社 試料吸排装置
JPH063644A (ja) * 1992-06-23 1994-01-14 Casio Comput Co Ltd 液晶プロジェクタ
JPH06265447A (ja) * 1993-03-16 1994-09-22 Hitachi Ltd 微量反応装置およびこれを使用する微量成分測定装置
US6001229A (en) * 1994-08-01 1999-12-14 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Apparatus and method for performing microfluidic manipulations for chemical analysis
JP3361530B2 (ja) * 1996-06-28 2003-01-07 カリパー・テクノロジーズ・コープ． 電子ピペッタおよび電気泳動バイアスのための補償手段
DE19628178C1 (de) * 1996-07-12 1997-09-18 Bruker Franzen Analytik Gmbh Verfahren zum Beladen von Probenträgern für Massenspektrometer
EP0990142A4 (en) * 1996-12-31 2000-09-27 Genometrix Genomics Inc MULTIPLEXED MOLECULAR ANALYSIS METHOD AND DEVICE
US6235471B1 (en) * 1997-04-04 2001-05-22 Caliper Technologies Corp. Closed-loop biochemical analyzers
WO1998052691A1 (en) * 1997-05-16 1998-11-26 Alberta Research Council Microfluidic system and methods of use
US5900130A (en) * 1997-06-18 1999-05-04 Alcara Biosciences, Inc. Method for sample injection in microchannel device
JP2000002675A (ja) * 1998-06-12 2000-01-07 Asahi Chem Ind Co Ltd キャピラリー光熱変換分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
IL151850A (en) 2006-08-01
DK1274511T3 (da) 2004-10-18
JP2003530549A (ja) 2003-10-14
EP1274511B1 (de) 2004-08-18
KR20030003718A (ko) 2003-01-10
US20030138358A1 (en) 2003-07-24
IL151850A0 (en) 2003-04-10
CN1172747C (zh) 2004-10-27
DE10017791A1 (de) 2001-10-11
EP1274511A1 (de) 2003-01-15
CN1422185A (zh) 2003-06-04
WO2001076745A1 (de) 2001-10-18
ATE273754T1 (de) 2004-09-15
DE50103326D1 (de) 2004-09-23
RU2280507C2 (ru) 2006-07-27
AU2001256267A1 (en) 2001-10-23
NO20024875L (no) 2002-11-04
NO20024875D0 (no) 2002-10-09
CA2405866A1 (en) 2001-10-18
ES2227181T3 (es) 2005-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20023371A3 (cs) Způsob vytváření biopolymerních sad a zařízení k jeho provádění
US8444835B2 (en) Electronic and fluidic interface
JP4260369B2 (ja) 自動制御マイクロチャネル生体分析機器
US20040182707A1 (en) Nanoelectrodes and nanotips for recording transmembrane currents in a plurality of cells
US20030121778A1 (en) Apparatus for and method of making electrical measurements on an object
JPH10148628A (ja) マイクロチップ電気泳動装置
US20080311006A1 (en) Droplet-based fluidic coupling
JP2007506092A (ja) 電気泳動装置及び方法、並びに電気泳動部材及び試料分注プローブ
RU2002129927A (ru) Способ и устройство для микродозирования минимальных количеств жидкости для биополимерных матриц
US7651599B2 (en) High density fluidic chip design and method of sample injection
CZ20023316A3 (cs) Způsob vytváření biopolymerních polí a zařízení k jeho provádění
US20100041093A1 (en) Devices and method for electrophysical cell analyses
US20130324424A1 (en) Scanning drop sensor
JP4608500B2 (ja) 流体状サンプルを受取る装置およびその使用方法
Mosbach et al. A miniaturised electrochemical affinity assay based on a wall-free sample droplet and micro-dispensing of the redox-labelled binding partner
JP2000009690A (ja) キャピラリ電気泳動用溶液充填装置
JP3634796B2 (ja) 生化学分析用マイクロディスペンサおよび計量分配装置
Aoki et al. Variable-pitch dispensing workstation and its application to the preparation of microsensor arrays
JP2004325138A (ja) 試料供給装置及びこれを用いた測定装置
US10046294B2 (en) Microdeposition system for a biosensor
CN1845704A (zh) 具有毛细管作用的取样装置
WO2005088291A1 (en) Small volume electrochemical analysis system