DE102004058555A1 - Method of concentrating biomolecules near the surface of a crystalline structure - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufkonzentration von Biomolekülen in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur, die zumindest Biomoleküle und eine weitere Substanz aufweist. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Chip und ein Verfahren zur Durchführung einer massenspektrometrischen Analyse.The present invention relates to a method for concentrating biomolecules near the surface of a crystalline structure comprising at least biomolecules and another substance. Furthermore, the present invention relates to a chip and a method for performing a mass spectrometric analysis.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufkonzentration von Biomolekülen in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur, die zumindest Biomoleküle und eine weitere Substanz aufweist. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung Chips und ein Verfahren zur Durchführung einer massenspektrometrischen Analyse.The The present invention relates to a method of concentration of biomolecules near the surface a crystalline structure containing at least biomolecules and a having further substance. Furthermore, the present invention relates Invention chips and a method of performing a mass spectrometric Analysis.

Für die Analyse von Proben beispielsweise in der Wirkstoffchemie oder in der biologischen Forschung und Produktion haben sich vermehrt die Massenspektrometrie durchgesetzt. Für die Analyse von in den Proben befindlichen Biomolekülen wird vorzugsweise die Massenspektrometrie mit Ionisierung durch Matrix-unterstützte Laserdesorption und Ionisierung (MALDI) eingesetzt.For the analysis of samples for example in drug chemistry or in biological Research and production have increasingly mass spectrometry enforced. For the analysis of biomolecules in the samples becomes preferably mass spectrometry with ionization by matrix-assisted laser desorption and ionization (MALDI) used.

Bei der massenspektrometrischen Analyse wird in der Regel ein Flüssigkeitstropfen auf einen gereinigten Probenträger aufgebracht, beispielsweise pipettiert, und dann analysiert. Oftmals sind die Analysen jedoch von mangelhafter Qualität.at The mass spectrometric analysis is usually a drop of liquid on a cleaned sample carrier applied, for example pipetted, and then analyzed. often However, the analyzes are of inferior quality.

Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Qualität massenspektrometrischer Analysen verbessert werden kann.It Therefore, the object of the present invention was a method to disposal to ask, with the quality Mass spectrometric analysis can be improved.

Gelöst wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Aufkonzentration von Biomolekülen in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur, die zumindest Biomoleküle und eine weitere Substanz aufweist, bei dem vorzugsweise die kristalline Struktur mindestens einmal kurzeitig mit einem Lösungsmittel im wesentlichen reversibel beaufschlagt wird.Is solved the task with a method for the concentration of biomolecules in the Near the surface a crystalline structure containing at least biomolecules and a having further substance, wherein preferably the crystalline Structure at least once briefly with a solvent substantially is reversibly applied.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den Unteransprüchen 2–8 beschreiben.preferred embodiments the method according to the invention are in the subclaims 2-8 describe.

Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Qualität von massenspektrometrischen Analysen zu verbessern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und kostengünstig durchzuführen.It was for the expert very much Amazing and not to be expected with the method of the invention the quality succeeds of mass spectrometric analyzes. The inventive method is easy and inexpensive perform.

Erfindungsgemäß werden Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur, die zumindest Biomoleküle und eine weitere Substanz aufweist, angereichert.According to the invention biomolecules near the surface a crystalline structure containing at least biomolecules and a further substance enriched.

Ein Biomolekül im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung ist ein beliebiges Molekül das im Laufe des Lebenszyklus eines beliebigen Virus oder ein- oder mehrzelligen Organismus von diesem hergestellt wird. Biomoleküle enthalten mindestens ein Sauerstoff-, Stickstoff, Schwefel-, und/oder Phosphoratom. Beispielhaft für Biomoleküle seien genannt: Spielgelmere, Aptamere, Ribozyme, Peptide, Polypeptide, Proteine, Antikörper, Nukleinsäuren, Nukleinsäureanaloga, DNA, Doppelstrang-DNA, RNA, Doppelstrang-RNA/DNA, Vitamine, Kohlenhydate, Hormone, Glycopeptide, Glycoproteine, Lipide, Fettsäuren und Cholesterin. Es kann sich aber auch um große Mengen desselben oder verschiedener Biomoleküle handeln. Diese können unorganisiert nebeneinander vorliegen oder aufgrund von Wechselwirkungen funktionale Einheiten aufbauen. Beispiele hierfür sind Proteinkomplexe, Genome, Zellkerne, Ribosomen, Zellen, Zellverbände, Gewebe oder vollständige Organismen.One biomolecule For the purposes of the present patent application, any molecule is in the course the life cycle of any virus or single or multicellular Organism is produced by this. Biomolecules contain at least one oxygen, Nitrogen, sulfur, and / or phosphorus atom. Exemplary for biomolecules are called: gelatin givers, aptamers, ribozymes, peptides, polypeptides, Proteins, antibodies, nucleic acids, Nucleic acid analogs, DNA, double-stranded DNA, RNA, double-stranded RNA / DNA, vitamins, carbohydrates, hormones, Glycopeptides, glycoproteins, lipids, fatty acids and cholesterol. It can but also big ones Quantities of the same or different biomolecules act. These can be disorganized exist side by side or due to interactions functional Build up units. Examples include protein complexes, genomes, Nuclei, ribosomes, cells, cell aggregates, tissues or whole organisms.

Weiterhin erfindungsgemäß weist die kristalline Struktur eine weitere Substanz auf. Vorzugsweise ist diese Substanz eine MALDI-Matrix die zur Durchführung der MALDI-Massenspektrometrie benötigt wird, die weiter unten noch eingehender erläutert wird. Bevorzugte MALDI-Matrices sind 3-Hydroxypicolinsäure, α-Cyano-4-hydroxyzimtsäure, 2,5 Dihydroxybenzoesäure, Sinapinsäure, 2, 4, 6 Trihydroxyacetophenon, Nitrobenzylalkohol, Nikotinsäure, Ferulasäure, Kaffeesäure, 2-Aminobenzoesäure, Picolinsäure, 3-Aminobenzoesäure, 2,3,4-Trihydroxyacetophenon, 6-Aza-2-thiothymidine, Harnstoff, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Malonsäure oder deren Mischung. Diese MALDI-Matrices werden beispielsweise in Acetonitril oder einem Acetonitril-Wasser-Gemisch mit einem Mischungsverhältnis von vorzugsweise 50:50–60:40, gelöst und als Flüssigkeit, vorzugsweise als Flüssigkeitstropfen auf einen Probenträger aufgetragen und das Lösungsmittel dort verdampft, so daß die MALDI-Matrix als vorzugsweise kristalline Struktur vorliegt. In diese Struktur wird ein Biomolekül eingebettet, die sich jedoch oftmals in vergleichsweise tiefen Schichten und nicht an der Oberfläche ablagern und somit für eine massenspektrometrische Analyse nur unzureichend zur Verfügung stehen.Farther according to the invention the crystalline structure adds another substance. Preferably this substance is a MALDI matrix to carry out the MALDI mass spectrometry needed will be explained in more detail below. Preferred MALDI matrices are 3-hydroxypicolinic acid, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, 2.5 dihydroxybenzoic sinapinic, 2, 4, 6 trihydroxyacetophenone, nitrobenzyl alcohol, nicotinic acid, ferulic acid, caffeic acid, 2-aminobenzoic acid, picolinic acid, 3-aminobenzoic acid, 2,3,4-trihydroxyacetophenone, 6-aza-2-thiothymidine, urea, succinic acid, adipic acid, malonic acid or their mixture. These MALDI matrices are for example in acetonitrile or an acetonitrile-water mixture having a mixing ratio of preferably 50: 50-60: 40, solved and as a liquid, preferably as a liquid drop on a sample carrier applied and the solvent evaporated there, so that the MALDI matrix is present as a preferably crystalline structure. In this structure becomes a biomolecule embedded, but often in relatively deep layers and not on the surface deposit and thus for a mass spectrometric analysis are insufficiently available.

Erfindungsgemäß werden die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche aufkonzentriert; d.h. die Biomoleküle werden in der Nähe der Oberfläche der kristallinen Struktur angereichert.According to the invention the biomolecules near the surface concentrated; i.e. The biomolecules are near the surface of the crystalline Enriched structure.

Diese Anreicherung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die kristalline Struktur mindestens einmal kurzeitig mit einem Lösungsmittel im wesentlichen reversibel beaufschlagt wird. Ein Lösungsmittel wird demnach für einen kurzen Zeitraum vorzugsweise für eine bis zehn Sekunden auf die kristalline Struktur aufgetragen und dann wieder vorzugsweise vollständig entfernt. Während der Verweilzeit des Lösungsmittel auf der kristallinen Struktur dringt es in die kristalline Struktur ein, wobei die Konzentration des Lösungsmittel im Bereich der Oberfläche natürlicherweise am größten ist und dann abnimmt.This enrichment preferably takes place in that the crystalline structure is at least once briefly subjected to a reversible reaction with a solvent. Accordingly, a solvent is preferably applied to the crystalline structure for a short period of time, preferably for one to ten seconds, and then again preferably completely removed. During the residence time of the solvent on the crystalline structure it penetrates into the crystalline structure, whereby the concentration of the solvent in the area of the surface becomes more natural way is greatest and then decreases.

Als Lösungsmittel eignet sich jedes Lösungsmittel, das zum einen in die kristalline Struktur eindringen kann, sei es dass es die kristalline Struktur an- und/oder auflöst, sei es dass es in die kristalline Struktur hineindiffundiert. Zum anderen sollte das Lösungsmittel so beschaffen sein, dass die Biomoleküle sich bevorzugt darin anreichern. Vorzugsweise ist das Lösungsmittel Wasser, Acetonitril und/oder deren Gemisch. Sobald sich die Biomoleküle in dem Lösungsmittel angereichert haben, wird das Lösungsmittel möglichst schlagartig entfernt, vorzugsweise verdampft, wobei die darin angereicherten Biomoleküle auf der kristallinen Struktur zurückbleiben. Da die Konzentration des Lösungsmittels im Bereich der Oberfläche am größten ist, sind sammeln sich dort auch die meisten Biomolekül an, so dass die Biomoleküle dadurch in der Nähe der Oberfläche, vorzugsweise innerhalb eines μm unterhalb der Oberfläche, besonders bevorzugt innerhalb der oberen 200 nm und ganz besonders bevorzugt innerhalb der oberen 50 nm angereichert werden 1 mum 200 nm 50 nmWhen solvent any solvent is suitable that on the one hand can penetrate into the crystalline structure, be it that it turns on and / or dissolves the crystalline structure that it diffuses into the crystalline structure. On the other hand should be the solvent be such that the biomolecules preferentially accumulate in it. Preferably, the solvent is Water, acetonitrile and / or their mixture. As soon as the biomolecules in the solvent have enriched, the solvent becomes preferably abruptly removed, preferably evaporated, with the enriched therein biomolecules to remain on the crystalline structure. Because the concentration of the solvent in the area of the surface is greatest, There are also accumulate most biomolecule, so that the biomolecules thereby near the surface, preferably within a μm below the surface, especially preferably within the upper 200 nm and most preferably within the upper 50 nm are enriched 1 mum 200 nm 50 nm

Vorzugsweise wird die kristalline Struktur mit einem gasförmigen oder flüssigen Lösungsmittel beaufschlagt. Vorzugsweise liegt das Lösungsmittel als Dampf vor, der sich auf der kristallinen Struktur niederschlägt.Preferably becomes the crystalline structure with a gaseous or liquid solvent applied. Preferably, the solvent is in the form of vapor, which precipitates on the crystalline structure.

Nachdem die kristalline Struktur mit dem Lösungsmittel beaufschlagt wurde und dort eine kurze Zeit lang verweilt hat, wird es wieder möglichst vollständig entfernt, was auf jede dem Fachmann geläufige Art erfolgen kann. Vorzugsweise wird das Lösungsmittel jedoch durch eine Temperaturerhöhung und/oder durch Anlegen eines hinreichenden Vakuums im Bereich der kristallinen Struktur wieder entfernt.After this the crystalline structure was charged with the solvent and has lingered there for a short while, it will be as possible again Completely removed, which can be done in any manner known to those skilled. Preferably becomes the solvent However, by a temperature increase and / or by applying a sufficient vacuum in the crystalline region Removed structure again.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur der kristallinen Struktur verändert. Besonders bevorzugt wird die kristalline Struktur mindestens einmal abgekühlt und wieder aufgeheizt. Durch Abkühlen, vorzugsweise sehr schnelles Abkühlen, beispielweise mit einem Pelitier-Element, besonders bevorzugt auf Temperaturen kälter –5°C schlägt sich beispielsweise der Lösungsmitteldampf als Reif auf der kristallinen Struktur nieder. Durch eine Temperaturerhöhung schmilzt der Reif und das Lösungsmittel kann in die kristalline Struktur eindringen. Das Entfernen erfolgt dann vorzugsweise durch Anlegen eines hinreichenden Vakuums und ggf. einer weiteren Erhöhung der Temperatur der kristallinen Struktur. Diese Prozessfolge wird vorzugsweise mehrfach wiederholt.Preferably is in the inventive method the temperature of the crystalline structure changes. Especially preferred the crystalline structure is cooled at least once and heated up again. By cooling, preferably very fast cooling, For example, with a Pelitier element, particularly preferably on Temperatures colder -5 ° C beats for example, the solvent vapor as a frost down on the crystalline structure. By a temperature increase melts the frost and the solvent can penetrate into the crystalline structure. The removal takes place then preferably by applying a sufficient vacuum and possibly a further increase the temperature of the crystalline structure. This process sequence is preferred repeated several times.

Vorzugsweise erfolgt die Beaufschlagung des Lösungsmittels und dessen Entfernung mindestens einmal, besonders bevorzugt jedoch mehrfach. Vorzugsweise werden dabei folgende Verfahrensschritte durchlaufen:
Beaufschlagung der kristallinen Struktur mit Lösungsmittel, Verweilen des Lösungsmittels auf der kristallinen Struktur für einen kurzen Zeitraum, wobei das Lösungsmittel dabei in die kristalline Struktur eindringt und möglichst vollständiges Entfernen des Lösungsmittels.Preferably, the loading of the solvent and its removal takes place at least once, but more preferably several times. Preferably, the following process steps are performed:
With solvent applied to the crystalline structure, the solvent remains on the crystalline structure for a short period of time, whereby the solvent penetrates into the crystalline structure and as complete as possible removal of the solvent.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Anreicherung der Biomoleküle in kristallinen Strukturen von Chips.The inventive method is particularly suitable for the enrichment of biomolecules in crystalline Structures of chips.

Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind deshalb Chips. Chips sind Probenträger, die eine Vielzahl von Spots u.a. mit biologischem Material aufweisen.Further objects The present invention is therefore chips. Chips are sample carriers that a variety of spots u.a. having biological material.

Diese Spots haben in der Regel einen Durchmesser zwischen 1 μm2 und 10 mm2. Vorzugsweise wird eine Lösungsmittelmenge von 0,05–2 μl pro Spot auf die kristalline Struktur aufgetragen.These spots usually have a diameter between 1 μm 2 and 10 mm 2 . Preferably, a solvent amount of 0.05-2 μl per spot is applied to the crystalline structure.

Da die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche angereichert sind, sind sie für eine massenspektrometrische Analyse besser zugänglich als beim Stand der Technik. Mit dem Chip lassen sich demnach bessere, insbesondere genauere, Analysen erzielen als bei Chips gemäß dem Stand der Technik.There the biomolecules near the surface Enriched, they are for a mass spectrometric analysis more accessible than in the prior art. With the chip, therefore, better, in particular more accurate, Analyzes achieve as with chips according to the prior art.

Der Chip ist erfindungsgemäß durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich.Of the Chip is according to the invention by the inventive method available.

Weiterhin erfindungsgemäß weist der Chip eine kristallinen Struktur, die Biomoleküle und mindestens eine weitere Substanz aufweisen, auf, wobei die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche angereichert sind.Farther according to the invention the chip has a crystalline structure, the biomolecules and at least another substance, wherein the biomolecules in the Near the surface are enriched.

Vorzugsweise beinhaltet die kristalline Struktur eine MALDI-Matrix. Diese bevorzugte Ausführungsform des Chips eignet sich insbesondere zur MALDI-Massenspektrometrie, die weiter unten beschrieben wird.Preferably The crystalline structure contains a MALDI matrix. This preferred embodiment The chip is particularly suitable for MALDI mass spectrometry, which is below is described.

Vorzugsweise weist der Chip eine ultraphobe Oberfläche, besonders bevorzugt mit hydrophilen Ankerpunkten auf.Preferably the chip has an ultraphobic surface, especially preferred hydrophilic anchor points on.

Ultraphob im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der Kontaktwinkel eines Wasser- und/oder Öltropfens, der auf einer ultraphoben Oberfläche liegt, mehr als 150°, vorzugsweise mehr als 160° und am meisten bevorzugt mehr als 170° beträgt und/oder der Abrollwinkel 10° nicht überschreitet. Als Abrollwinkel wird der Neigungswinkel einer grundsätzlich planen aber strukturierten Oberfläche gegen die Horizontale verstanden, bei dem ein stehender Wasser- und/oder Öltropfen mit einem Volumen von 10 μl aufgrund der Schwerkraft bei einer Neigung der Oberfläche bewegt wird. Solche ultraphoben Oberflächen sind zum Beispiel in der WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 99/10323, WO 99/10324, WO 99/10111, WO 99/10113, WO 99/10112 und WO 96/34697 offenbart, die hiermit als Referenz eingeführt werden und somit als Teil der Offenbarung gelten.Ultraphob in the sense of the invention means that the contact angle of a drop of water and / or oil lying on an ultraphobic surface is more than 150 °, preferably more than 160 ° and most preferably more than 170 ° and / or the rolling angle 10 ° does not exceed. The roll-off angle is understood to be the angle of inclination of a basically flat but structured surface against the horizontal, in which a stationary water flow and / or drops of oil having a volume of 10 .mu.l are moved by gravity at a slope of the surface. Such ultraphobic surfaces are described, for example, in WO 98/23549, WO 96/04123, WO 96/21523, WO 99/10323, WO 99/10324, WO 99/10111, WO 99/10113, WO 99/10112 and WO 96 / 34697, which are hereby incorporated by reference and thus are part of the disclosure.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ultraphoben Bereiche eine Oberflächentopographie auf, bei der die Ortsfrequenz der einzelnen Fourierkomponenten und deren Amplitude a(f) ausgedrückt durch das Integral S(log(f)) = a(f)·f errechnet zwischen den Integrationsgrenzen log(f1/μm–1) = –3 und log(f2/μm–1) = 3 mindestens 0,5 beträgt und die aus einem hydrophoben oder insbesondere oleophoben Material besteht oder mit einem haltbar hydrophobierten und/oder insbesondere haltbar oleophobierten Material beschichtet sind. Eine solche ultraphobe Oberfläche ist in der internationalen Patentanmeldung WO 99/10322 beschrieben, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt.In a preferred embodiment, the ultraphobic regions have a surface topography in which the spatial frequency of the individual Fourier components and their amplitude a (f) expressed by the integral S (log (f)) = a (f) · f calculated between the integration limits log ( f 1 / μm -1 ) = -3 and log (f 2 / μm -1 ) = 3 is at least 0.5 and which consists of a hydrophobic or especially oleophobic material or coated with a durable hydrophobicized and / or durable oleophobated material are. Such an ultraphobic surface is described in international patent application WO 99/10322, which is hereby incorporated by reference and thus forms part of the disclosure.

Hydrophile und/oder oleophile Ankerpunkte im Sinne der Erfindung sind Bereiche, auf denen ein Wasser- oder Öltropfen ablegbar ist; d.h. ein Wasser- oder Öltropfen, der an einem Pipettiersystem hängend mit dem hydrophilen und/oder oleophilen Bereich in Kontakt gebracht wird, bleibt daran hängen und löst sich somit von dem Pipettiersystem. Vorzugsweise nimmt ein Wasser- oder Öltropfen mit einem Volumen von 10 μl auf den hydrophilen und/oder oleophilen Bereichen einen Randwinkel < 120°, vorzugsweise < 110°, ganz besonders bevorzugt < 90° ein und/oder der Abrollwinkel dieses Tropfens überschreitet 10°.Hydrophilic and / or oleophilic anchor points in the sense of the invention are areas on which a drop of water or oil is disposable; i.e. a drop of water or oil attached to a pipetting system hanging contacted with the hydrophilic and / or oleophilic region will, and it will hang dissolves thus from the pipetting system. Preferably, a drop of water or oil takes with a volume of 10 μl on the hydrophilic and / or oleophilic areas a contact angle <120 °, preferably <110 °, especially preferably <90 ° and / or the roll angle of this drop exceeds 10 °.

Vorzugsweise wird die Oberfläche der hydrophilen und/oder oleophilen Bereiche jeweils von einem ultraphoben Bereich vollständig umschlossen. Durch diese Ausführungsform ist es möglich einen Flüssigkeitstropfen an einem ganz bestimmten Ort abzulegen und dort vergleichsweise fest zu verankern.Preferably becomes the surface each of the hydrophilic and / or oleophilic domains is ultraphobic Area completely enclosed. By this embodiment Is it possible a drop of liquid in a very specific place and there comparatively firmly anchored.

Bevorzugt ist die Oberfläche im wesentlichen ultraphob und weist eine Vielzahl von hydrophilen und/oder oleophilen Ankerpunkten auf. Die hydrophilen und/oder oleophilen Ankerpunkte können auf der ultraphoben Oberfläche beispielsweise durch chemische und/oder mechanische Abtragung zumindest eines Teils der Schichtdicke der ultraphoben Schicht, vorzugsweise mittels Laser, erzeugt werden. Vorzugsweise werden die hydrophilen und/oder oleophilen Bereiche jedoch durch eine Modifikation lediglich der obersten Moleküllage der ultraphoben Oberfläche erzeugt. Vorzugsweise ist diese Modifikation eine mechanische und/oder thermische Ablation, bei der vorzugsweise jedoch nur maximal eine Moleküllage der ultraphoben Oberfläche abgetragen wird. Weiterhin bevorzugt erfolgt die Modifikation durch die thermische oder chemische Veränderung der ultraphoben Oberfläche jedoch ohne Abtragung, wie sie beispielsweise in der DE 199 10 809 A1 beschrieben ist, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt. Bei dieser Modifikation der ultraphoben Oberfläche bleibt deren Schichtdicke im wesentlichen unverändert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die hydrophilen und/oder oleophilen Bereiche auf Teilen der ultraphoben Oberfläche reversibel erzeugbar. Derartige Oberflächen bzw. Verfahren zur reversiblen Hydro- oder Oleophilierung von Teilen der ultraphoben Oberflächen sind in der deutschen Patentanmeldung DE 102 07 615 beschrieben, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt.Preferably, the surface is substantially ultraphobic and has a plurality of hydrophilic and / or oleophilic anchor points. The hydrophilic and / or oleophilic anchor points can be produced on the ultraphobic surface, for example by chemical and / or mechanical removal of at least part of the layer thickness of the ultraphobic layer, preferably by means of laser. Preferably, however, the hydrophilic and / or oleophilic regions are produced by a modification of only the uppermost molecular layer of the ultraphobic surface. Preferably, this modification is a mechanical and / or thermal ablation, but in which preferably only a maximum of one molecule layer of the ultraphobic surface is removed. Further preferably, the modification is carried out by the thermal or chemical change of the ultraphobic surface but without removal, as described for example in the DE 199 10 809 A1 which is hereby incorporated by reference and thus forms part of the disclosure. In this modification of the ultraphobic surface whose layer thickness remains essentially unchanged. In a further preferred embodiment, the hydrophilic and / or oleophilic regions are reversibly producible on parts of the ultraphobic surface. Such surfaces or processes for the reversible hydro- or oleophilization of parts of the ultraphobic surfaces are described in the German patent application DE 102 07 615 which is hereby incorporated by reference and therefore forms part of the disclosure.

Die hydrophilen und/oder oleophilen Bereiche können jede beliebige Form und Größe aufweisen. Vorzugsweise haben sie jedoch eine Fläche von 1 μm2–10 mm2. Auf einer derartigen Fläche läßt sich ein Flüssigkeitstropfen mit einem Durchmesser von 5 μm–5 mm absetzen und vorzugsweise so verankern, dass er sich selbst nach unten hängend nicht von der Oberfläche löst.The hydrophilic and / or oleophilic areas may be of any shape and size. Preferably, however, they have an area of 1 μm 2 -10 mm 2 . On a surface of this kind, a drop of liquid having a diameter of 5 μm-5 mm can be deposited and preferably anchored so that it does not detach itself from the surface, even hanging downwards.

Vorzugsweise ist die ultraphobe Oberfläche elektrisch leitend. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für die MALDI-Massenspektrometrie vorteilhaft.Preferably is the ultraphobic surface electric conductive. This embodiment The present invention is particularly advantageous for MALDI mass spectrometry.

Diese Probenträger bestehen vorzugsweise aus Glas, Kunststoff oder Metall.These sample carrier are preferably made of glass, plastic or metal.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung einer massenspektrometrischen Analyse, bei dem die zu analysierenden Moleküle vor der oder bei der massenspektrometrischen Analyse die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur angereichert werden.One Another object of the present invention is a method to carry out a mass spectrometric analysis in which the analyzed molecules before or during the mass spectrometric analysis of the biomolecules in the Near the surface enriched in a crystalline structure.

Bezüglich der Anreicherung und der kristallinen Struktur wird auf das oben Gesagte verwiesen.Regarding the Enrichment and the crystalline structure becomes on the above directed.

Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Massenspektren hoher Qualität erzielen lassen. Da die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche angereichert sind, sind sie für eine massenspektrometrische Analyse besser zugänglich als beim Stand der Technik. Das Verfahren ist einfach und kostengünstig durchführbar.It was for the expert very much amazing and not to be expected with the method according to the invention Mass spectra of high quality achieve. Because the biomolecules near the surface Enriched, they are for one Mass spectrometric analysis more accessible than in the prior art. The method is simple and inexpensive to carry out.

Vorzugsweise ist die massenspektrometrische Analyse eine MALDI-Massenspektrometrie. Bei diesem Verfahren werden insbesondere Biomoleküle vorzugsweise mit einer Matrixsubstanz versetzt und diese Probe dann auf Probenträger mit vorzugsweise hydro- und/oder oleophilen Bereichen dosiert, beispielsweise pipettiert. Diese Probe wird sodann auf der Oberfläche getrocknet. Die sich dabei bildenden Kristalle werden beispielsweise mit einem MALDI-TOF Massenspektroskop im linearen- oder im Reflektor-Betrieb untersucht. Details zu diesem Verfahren können Nordhoff et. al. „MALDI-MS as a new method for the analysis of nucleic acid (DNA and RNA) with molecular masses up to 150,000 Dalton, Application of modern mass spectrometric methods to plant science research, Oxford University press, (1996) Seite 86–101 entnommen werden, das hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung bei dem MALDI-Verfahren ist es möglich, Massenspektren hoher Qualität aufzunehmen. Der Fachmann weiß, dass auch zunächst die MALDI-Matrix auf den Probenträger dosiert und dort getrocknet werden kann und dass sodann die zu analysierende Probe auf die getrocknete MALDI-Matrix aufgetragen und wiederum getrocknet und dann analysiert wird.Preferably, mass spectrometric analysis is MALDI mass spectrometry. In particular, biomolecules are used in this process preferably mixed with a matrix substance and then dosed this sample on sample carrier with preferably hydro- and / or oleophilic areas, for example pipetted. This sample is then dried on the surface. The resulting crystals are analyzed, for example, with a MALDI-TOF mass spectroscope in linear or in reflector operation. Details of this procedure can Nordhoff et. al. "MALDI-MS as a new method for the analysis of nucleic acids (DNA and RNA) with molecular mass up to 150,000 Dalton, Application of modern mass spectrometric methods to study science research, Oxford University Press, (1996) page 86-101 which is hereby incorporated by reference and thus forms part of the disclosure. By the use according to the invention in the MALDI method, it is possible to record mass spectra of high quality. The person skilled in the art knows that first of all the MALDI matrix can be metered onto the sample carrier and dried there, and then the sample to be analyzed is applied to the dried MALDI matrix and again dried and then analyzed.

Die vorliegenden Erfindungen eignet sich insbesondere im Bereich der Wirkstofforschung und im Bereich der Biotechnologie. Die Verwendungen der Erfindungen in diesem Bereich ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The Present inventions are particularly suitable in the field of Drug discovery and biotechnology. The uses of Inventions in this area is also the subject of the present Invention.

Claims (15)

Verfahren zur Aufkonzentration von Biomolekülen in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur, die zumindest Biomoleküle und eine weitere Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Struktur mindestens einmal kurzeitig mit einem Lösungsmittel im wesentlichen reversibel beaufschlagt wird.A method for the concentration of biomolecules in the vicinity of the surface of a crystalline structure having at least biomolecules and another substance, characterized in that the crystalline structure is at least once briefly acted upon by a solvent reversibly. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Struktur mit einem gasförmigen oder flüssigen Lösungsmittel beaufschlagt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the crystalline structure with a gaseous or liquid solvent is charged. Verfahren nach Anspruch einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösemittel die kristalline Struktur zumindest teilweise zumindest anlöst und dann wieder entfernt wird.Method according to one of the preceding claims Claims, characterized in that the solvent is the crystalline structure at least partially at least dissolves and then removed again. Verfahren nach Anspruch einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel mit Temperatur und/oder Vakuum wieder entfernt wird.Method according to one of the preceding claims Claims, characterized in that the solvent with temperature and / or vacuum is removed again. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der kristallinen Struktur verändert wird.Method according to claim 4, characterized in that that the temperature of the crystalline structure is changed. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzichnet, dass die kristalline Struktur mindestens einmal abgekühlt und wieder aufgeheizt wird.Method according to claim 5, characterized that the crystalline structure is cooled at least once and is heated up again. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur beim oder nach dem Kühlen mit Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, beaufschlagt wird, der sich als Feststoff auf der kristallinen Struktur niederschlägt.Method according to Claim 6, characterized that the structure during or after cooling with steam, preferably Water vapor, which acts as a solid on the crystalline structure reflected. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur nach dem Niederschlag aufgeheizt wird, zumindest bis der Niederschlag flüssig wird und der Niederschlag dann entfernt wird.Method according to claim 7, characterized in that that the structure is heated up after the precipitation, at least until the precipitate is liquid and then the precipitate is removed. Chip erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8.Chip available by a method according to any one of claims 1-8. Chip mit einer kristallinen Struktur, die Biomoleküle und mindestens eine weitere Substanz aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche angereichert sind.Chip with a crystalline structure containing biomolecules and at least have a further substance, characterized in that the Biomolecules in nearby the surface are enriched. Chip nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Struktur eine MALDI-Matrix aufweist.Chip according to claim 10, characterized in that the crystalline structure has a MALDI matrix. Chip, nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine ultraphobe Oberfläche, vorzugsweise mit hydrophilen Ankerpunkten aufweist.Chip according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it has an ultraphobic surface, preferably hydrophilic Has anchor points. Chip nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ultraphobe Oberfläche elektrisch leitend ist.Chip according to claim 12, characterized in that the ultraphobic surface is electrically conductive. Verfahren zur Durchführung einer massenspektrometrischen Analyse, dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierenden Moleküle vor der oder bei der massenspektrometrischen Analyse die Biomoleküle in der Nähe der Oberfläche einer kristallinen Struktur angereichert werdenMethod for carrying out a mass spectrometric Analysis, characterized in that the molecules to be analyzed before or in the mass spectrometric analysis the biomolecules in the Near the surface enriched in a crystalline structure Verfahren nach Anspruch 14, dadurch geknnzeichnet, dass die massenspektrometrische Analyse MALDI-Massenspektrometrie ist.Method according to claim 14, characterized that the mass spectrometric analysis MALDI mass spectrometry is.
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