DE102006010957A1 - Vorrichtung zum Nachweis von Biomolekülen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Nachweis erster Biomoleküle, welche in ein flüssigkeitsleitendes System integriert ist und gebildet ist aus einem Träger (12) und einem durch Rastmittel auf dem Träger (12) gehaltenen Chip (16). Zwischen dem Chip (16) und dem Träger (12) wird eine von einem elastischen ersten Dichtmittel (26) abgedichtete Detektionskammer (20) gebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis von Biomolekülen, die in ein flüssigkeitsleitendes System integriert ist.
  • Unter einem flüssigkeitsleitenden bzw. fluidischen System versteht man eine Anordnung flüssigkeitsleitend bzw. fluidisch miteinander verbundener Flüssigkeitsleitungen und Flüssigkeitskammern.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einen Chip zum Nachweis von Biomolekülen auf einem Objektträger vorzusehen, wobei ein Sonden aufweisender Bereich des Objektträgers von einem selbstklebenden Dichtring umgeben ist. Auf den Dichtring kann eine Kunststoffabdeckung geklebt und dadurch eine Detektionskammer bereitgestellt werden. Die Detektionskammer weist kein genau definiertes Volumen auf und lässt sich nicht ohne weiteres in ein flüssigkeitsleitendes System integrieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Vorrichtung zu vermeiden. Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche in ein fluidisches System integriert werden kann und bei welchem die Detektionskammer ein definiertes Volumen aufweist. Eine Detektionskammer mit einem definierten Volumen erlaubt eine genaue Quantifizierung nachgewiesener Biomoleküle.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 23.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Nachweis erster Biomoleküle vorgesehen, welche in ein flüssigkeitsleitendes Sy stem integriert ist und gebildet ist aus einem Träger und einem durch Rastmittel auf dem Träger gehaltenen Chip. Bei den Rastmitteln kann es sich beispielsweise um Rasthaken oder Schnapphaken handeln. Auf dem Chip sind aus zweiten Biomolekülen bestehende Sonden an definierten Stellen in einem ersten Bereich immobilisiert. Zwischen dem Chip und dem Träger wird eine von einem elastischen, ersten Dichtmittel abgedichtete Detektionskammer gebildet. Der Chip wird dabei von den Rastmitteln gegen eine von dem ersten Dichtmittel ausgeübte Gegenkraft in einer ersten Position gehalten, so dass die Detektionskammer ein definiertes erstes Volumen aufweist. Aus dem Träger münden über eine erste Öffnung eine erste Flüssigkeitsleitung und über eine zweite Öffnung eine zweite Flüssigkeitsleitung in die Detektionskammer, so dass die Detektionskammer von Flüssigkeit durchströmt werden kann. Die erste und die zweiten Öffnung können in einer vom Träger gebildeten Wand oder einem vom Träger gebildeten Boden der Detektionskammer angeordnet sein. Durch das Vorsehen der ersten und der zweiten Öffnung kann die Detektionskammer gespült werden, so dass darin für biochemische Nachweisverfahren häufig erforderliche Waschvorgänge oder Pufferwechsel durchgeführt werden können. Die zweite Öffnung kann beispielsweise mit einem Abfallbehälter verbunden sein, so dass die Waschflüssigkeit innerhalb des Systems bleibt und ein Austritt von Flüssigkeit aus dem System verhindert werden kann. Das ist insbesondere beim Nachweis von Biomolekülen aus infektiösen Proben wichtig, um dadurch die Sicherheit des Verfahrens zu gewährleisten.
  • In dem flüssigkeitsleitenden System können komplexe Vorgänge, wie z. B. ein Aufschluss von Zellen, eine Reinigung von Biomolekülen, eine Nukleinsäureamplifikation und ein Nachweis von Biomolekülen in der Detektionskammer, erfolgen. Mittels des flüssigkeitsleitenden Systems ist es möglich, ein Vielzahl von Funktion zu realisieren. Beispielsweise können Flüs sigkeitsströme durch Leitungen und Kammern kontrolliert, Ventile bereitgestellt und gesteuert, Flüssigkeiten gemischt und temperiert und neben der Detektionskammer Kammern zur Durchführung von Reaktionen und zur Aufbewahrung von Abfallflüssigkeit bereitgestellt werden. In dem flüssigkeitsleitenden System kann ein Zellaufschluss durchgeführt und in den Zellen enthaltene DNA, z. B. durch Bindung an magnetische Beads, gereinigt werden. Die DNA kann mittels einer PCR amplifiziert und dann in der Detektionskammer nachgewiesen werden. Die Vorrichtung kann auch zur Proteinanalytik verwendet werden. An dem Chip können dann beispielsweise für bestimmte Proteine spezifische Antikörper immobilisiert sein. Der Nachweis der ersten Biomoleküle erfolgt bevorzugt bei flüssigkeitsgefüllter Detektionskammer, ohne dass der Chip aus dem flüssigkeitsleitenden System entfernt wird.
  • Der Vorteil eines solchen Systems besteht darin, dass es einen Abschluss des Systems gegenüber der Umwelt erlaubt und dadurch die Gefahr einer Kontamination einer zu untersuchenden Probe und der Umwelt minimiert werden kann. Darüber hinaus kann das System automatisiert betrieben werden. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass sie sehr einfach zu handhaben ist. Der Chip kann einfach nur eingerastet werden, um dadurch sofort eine Detektionskammer bereitzustellen. Die Spezifität der Vorrichtung kann durch die Wahl des einzurastenden Chips bestimmt werden. Es ist weder ein Aufkleben einer Dichtung noch einer Kunststoffabdeckung erforderlich. Das bloße Einrasten des Chips ist so einfach, dass dazu kein besonders qualifiziertes Laborpersonal erforderlich ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist am Träger mindestens eine erste Auflage für den Chip vorgesehen. Der Chip kann auf die erste Auflage gegen die von dem ersten Dichtmittel ausgeübte Gegenkraft ge presst werden, so dass der Chip dabei eine zweite Position einnimmt und die Detektionskammer ein definiertes zweites Volumen aufweist, welches geringer ist als das erste Volumen.
  • Das erste Volumen ist demnach durch die Rastmittel und das erste Dichtmittel festgelegt, während das zweite Volumen bei einem Niederdrücken des Chips durch die erste Auflage bestimmt wird. Das Niederdrücken kann durch eine automatisierte Vorrichtung erfolgen, beispielsweise wenn Kontakte auf Elektroden des Chips gepresst werden, um dadurch einen elektrischen Kontakt herzustellen und vorhandene Biomoleküle elektrochemisch nachzuweisen. Das Vorsehen der ersten Auflage ermöglicht einerseits ein sehr genau definiertes und andererseits ein sehr geringes aber für eine Messung noch ausreichendes Flüssigkeitsvolumen. Das zweite Volumen kann durch die Ausgestaltung der ersten Auflage so gewählt werden, dass sich zwischen dem Träger und dem Chip gerade noch ein dünner Spalt befindet. Dadurch ist es möglich, den Nachweis von Biomolekülen mit einer sehr geringen Flüssigkeitsmenge und damit auch einer sehr geringen Menge an Biomolekülen durchzuführen. Das Nachweisverfahren ist dadurch sehr empfindlich und ermöglicht darüber hinaus einen sehr sparsamen Umgang mit zum Nachweis und ggf. einer vorausgehenden Vervielfältigungsreaktion erforderlichen Reagenzien.
  • Vorzugsweise ist zur Abdichtung der das zweite Volumen aufweisenden Detektionskammer ein zweites Dichtmittel vorgesehen. Das zweite Dichtmittel ist zwischen dem ersten Dichtmittel und der Detektionskammer angeordnet. Bei einem flüssigkeitsleitenden System und insbesondere bei einer Mikrofluidik können Drücke von mehreren 100 mBar bis einigen Bar auftreten. Durch das zweite Dichtmittel wird eine zuverlässige Abdichtung der das zweite Volumen aufweisenden Detektionskammer auch bei diesen hohen Drücken ermöglicht. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Dichtmittel so ausgelegt, dass die Detektionskammer in der zweiten Position des Chips bis zu einem Überdruck von 500 mBar, bevorzugt bis zu einem Überdruck von 1 Bar, insbesondere bis zu einem Überdruck von 2 Bar, flüssigkeitsdicht ist.
  • Das zweite Dichtmittel liegt bevorzugt dicht an der ersten Auflage an. Es weist üblicherweise eine kleinere Querschnittsfläche als das erste Dichtmittel auf, so dass es sich in der zweiten Position des Chips durch das Zusammengedrücktwerden dicht an die erste Auflage anlegt, ohne jedoch zwischen den Chip und die Auflage gequetscht zu werden. Diese Gefahr bestünde, wenn das zweite Dichtmittel eine zu große Querschnittsfläche aufwiese. Wenn das zweite Dichtmittel zwischen den Chip und die Auflage gequetscht werden würde, wäre dadurch das zweite Volumen der Detektionskammer nicht mehr genau vorgegeben.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Dichtmittel von einer ersten Dichtlippe und das zweite Dichtmittel von einer zweiten Dichtlippe einer einstückigen elastischen Dichtung gebildet. Das erste Dichtmittel, das zweite Dichtmittel und/oder die Dichtung können am Träger, beispielsweise durch eine Klebung, angebracht oder Bestandteil des Trägers sein. Vorzugsweise ist der Träger aus, insbesondere spritzgegossenem, Kunststoff gebildet. Die Rastmittel und der Träger können einstückig aus dem spritzgegossenen Kunststoff gebildet sein. Der Träger kann insbesondere durch ein 2-Komponenten(2K)-Spritzgussverfahren hergestellt sein. Die Herstellung des Trägers durch ein Spritzgussverfahren hat den Vorteil, dass dabei die Form der Kammer beliebig gewählt werden kann. Insbesondere kann die Kammer dabei so ausgeformt werden, dass bei der Durchströmung der Kammer mit Flüssigkeit ein Flüssigkeitsaustausch im ersten Bereich des Chips erfolgt. Darüber hinaus kann die Vorrichtung durch ein solches Herstellungsverfahren billig und in hohen Stückzahlen produ ziert werden. Ein im Zusammenhang mit einer Analytik wesentlicher Vorteil der Herstellung durch ein Spritzgussverfahren besteht darin, dass bei der Herstellung Reinraumnbedingungen eingehalten werden können, so dass in der Vorrichtung keine Kontaminationen enthalten sind. Bereits geringste Spuren fremder DNA können die Ergebnisse einer Nukleinsäureanalytik verfälschen. Durch das Herstellen in einem 2K-Spritzgussverfahren können Kontaminationen, beispielsweise beim Aufkleben der Dichtung, vermieden werden.
  • Bevorzugt ist/sind das erste Dichtmittel, das zweite Dichtmittel und/oder die Dichtung (30) neben einem formgebenden Element Bestandteil eines Strukturelements. Das erste Dichtmittel, das zweite Dichtmittel und/oder die Dichtung (30) sowie das formgebenden Element können durch ein 2K-Spritzgussverfahren hergestellten sein. Das Strukturelement kann mittels weiterer Rastmittel am Träger fixiert oder durch Verschweißen mit dem Träger verbunden sein. Durch das Strukturelement können auch weitere Dichtmittel für das flüssigkeitsleitende System, z. B. zur Bereitstellung flüssigkeitsdichter Steckverbindungen oder von Ventilen auf dem Träger, bereitgestellt werden. Dadurch kann der Aufbau eines komplexen flüssigkeitsleitenden Systems deutlich vereinfacht werden.
  • Vorzugsweise weist die erste Auflage eine ebene geschlossene Struktur, insbesondere eine Ringstruktur oder eine elliptische oder ellipsoide Struktur, auf. Dadurch ist eine sichere Abdichtung der das zweite Volumen aufweisenden Detektionskammer möglich, weil nur zwischen dem Chip und der Auflage abgedichtet werden muss. Weiterhin ist dadurch die Genauigkeit des zweiten Volumens größer, weil sich der Chip nicht zwischen wenigen Auflagepunkten durchbiegen kann.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn bei einer umlaufenden ersten Auflage mindestens eine zweite Auflage vorgesehen ist. Diese zweite Auflage kann von der ersten Auflage umgeben und beispielsweise in der Mitte des durch die erste Auflage gebildeten Rings angeordnet sein. Dadurch kann das zweite Volumen noch genauer festgelegt werden, weil dadurch ein Durchbiegen des Chips noch sicherer vermieden wird.
  • Vorzugsweise ist ein dem ersten Bereich des Chips gegenüberliegender zweiter Bereich des Trägers dünner ausgebildet als weitere Bereiche des Trägers. Dadurch kann die Detektionskammer besonders gut temperiert werden. Das Temperieren kann beispielsweise durch Anblasen mit entsprechend temperierter Luft oder mittels eines Peltierelements oder eines Heiz- oder Kühlfingers, welcher an den zweiten Bereich des Trägers von außen herangeführt wird, erfolgen. Durch das Temperieren können für bestimmte Nachweisreaktionen erforderliche Bedingungen eingestellt werden. Beispielsweise kann durch die Erhöhung der Temperatur die Spezifität eines Nachweises von Nukleinsäure durch Hybridisierung mit auf dem Chip immobilisierten komplementären Nukleinsäuren als Sonden erhöht werden.
  • Durch die dünnere Ausgestaltung des Trägers im zweiten Bereich ist eine bessere Wärmeübertragung auf die Detektionskammer möglich. Sofern der Träger aus einer zumindest teilweise offene Flüssigkeitsleitungen aufweisenden Basisplatte und einem die teilweise offenen Flüssigkeitsleitungen verschließenden Verschlussmittel aufgebaut ist, kann das Verschlussmittel im zweiten Bereich eine Ausnehmung aufweisen, um hier einen besseren Wärmeübergang zur Detektionskammer zu ermöglichen.
  • Der zweite Bereich kann zu mindestens 70%, insbesondere zu mindestens 80%, vorzugsweise zu mindestens 90%, lichtundurch lässig sein. Insbesondere kann der zweite Bereich schwarz sein. Dadurch ist eine optische Detektion zum Nachweis von an die Sonden gebundenen ersten Biomolekülen durch Fluoreszenzmessung möglich. Der lichtundurchlässige Boden weist keine Eigenfluoreszenz auf, so dass die Messung weder durch eine Eigenfluoreszenz des zweiten Bereichs noch durch Licht beeinflusst wird, welches durch den zweiten Bereich hindurchstrahlt.
  • Vorzugsweise sind die erste Öffnung und die zweite Öffnung auf gegenüberliegenden Seiten der Detektionskammer, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Bereichs, angeordnet, so dass eine in die Detektionkammer durch die erste Öffnung einströmende Flüssigkeit auf ihrem Weg zur zweiten Öffnung die Detektionskammer quer durchströmt. Dadurch kann ein vollständiger Flüssigkeitsaustausch in der Detektionskammer mit einem geringen Flüssigkeitsvolumen gewährleistet werden.
  • Bei dem flüssigkeitsleitenden System kann es sich um eine Mikrofluidik handeln. Eine Mikrofluidik zeichnet sich dadurch aus, dass die Flüssigkeitsleitungen in einem überwiegenden Teil der Länge der Flüssigkeitsleitungen einen Durchmesser oder eine Diagonale aufweisen, der/die kürzer als 2 mm, insbesondere kürzer als 1 mm, vorzugsweise kürzer als 0,5 mm, ist.
  • Bevorzugt weist der Chip den Chip durchspannende, insbesondere zumindest teilweise aus Kohlenstoff bestehende, Elektroden auf. Auf der der Detektionskammer zugewandten Seite der Elektroden können die zweiten Biomoleküle immobilisiert sein. Von der anderen Seite her können die Elektroden elektrisch kontaktiert werden.
  • Der Chip kann auch transparent sein. Dadurch wird eine optische Detektion von an die zweiten Biomoleküle gebundenen ersten Biomolekülen durch den Chip hindurch ermöglicht. Besonders bevorzugt weist der Chip ein aus Kunststoff, insbesondere aus einem Verbundstoff, Harz, Polymer, Polyamid, Platinenmaterial, bevorzugt faserverstärktes Polyimid, oder aus Polymethylmetacrylat (PMMA), bestehendes, bevorzugt bruchfestes, Trägermaterial auf. Dadurch wird eine einfache und sichere Handhabung, beispielsweise gegenüber einem aus Glas bestehenden Chip, gewährleistet. Bei einem aus Glas bestehenden Chip bestünde beim Verrasten mit den Rastmitteln die Gefahr eines Bruchs. PMMA ist besonders gut für die Bereitstellung eines transparenten Chips für die optische Detektion geeignet.
  • Der Chip kann Ausnehmungen oder Durchbrüche zum Eingreifen der Rasthaken und/oder von auf dem Träger vorgesehenen Zentrierzapfen aufweisen. Dadurch kann eine genaue Positionierung des Chips gewährleistet werden. Diese kann insbesondere für eine elektrische Kontaktierung einzelner Elektroden des Chips von Bedeutung sein. Da ein von einer einzelnen Elektrode ausgelesenes Signal einer bestimmten Spezifität für ein bestimmtes erstes Biomolekül entspricht und die Position dann dem Vorhandensein dieses Biomoleküls zugeordnet wird, ist es entscheidend, dass jede Elektrode von dem ihr entsprechenden Kontakt kontaktiert wird. Anderenfalls besteht die Gefahr einer falschen Zuordnung des Signals. Die Genauigkeit der Positionierung des Chips kann weiter dadurch erhöht werden, dass der Chip asymmetrisch aufgebaut ist, so dass er nur in einer Orientierung auf dem entsprechend der Asymmetrie des Chips ausgebildeten Träger von den Rasthaken gehalten werden kann.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen sondern auch in anderen Kom binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Explosionszeichnung eines die erfindungsgemäße Vorrichtung enthaltenden flüssigkeitsleitenden Systems,
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 3 eine vergrößerte Darstellung eines in 2 gekennzeichneten Ausschnitts.
  • 1 zeigt ein fluidisches System, welches einen Träger 12 umfasst. Auf der in der Zeichnung nicht dargestellten Unterseite des Trägers 12 verlaufen Flüssigkeitsleitungen 22, 24, welche eine nach unten zumindest teilweise offene Seite aufweisen und durch die Verschlussplatte 40 verschlossen werden. Auf dem Träger 12 sind Rasthaken 14 und Zentrierzapfen 38 vorgesehen. Zum Anschließen von Patronen 52 mit Reagenzien enthaltender Flüssigkeit oder Probenbehälter 44 ist ein Strukturelement 46 vorgesehen, welches Durchbrüche 42 für die Zentrierzapfen 38 und Rasthaken 14 aufweist. Darüber hinaus weist das Strukturelement 46 die Dichtung 30 auf. Das Strukturelement 46 wird mit dem Träger 12 verbunden und der Chip 16, welcher ebenfalls Durchbrüche 42 für die Rasthaken 14 und die Zentrierzapfen 38 aufweist, wird in die Rasthaken 14 eingerastet. Dadurch wird die in 2 dargestellte Detektionskammer 20 gebildet. Das in 1 dargestellte flüssigkeitsleitende System weist eine Probenaufbereitungskammer 48, eine Abfallkammer 50, verschiedene Anschlussstutzen zum Aufstecken von Patronen 52 und Probenbehälter 44 sowie eine Reaktionskammer 54 auf. Das in 1 dargestellte flüssigkeitsleitende System kann nach einem Aufstecken der Patronen 52 eine Einheit bilden, in der komplexe Vorgänge, wie z. B. ein Aufschluss von Zellen, eine Reinigung von Biomolekülen, eine Nukleinsäureamplifikation und ein Nachweise von Biomolekülen in der Detektionskammer 20 mittels des Chips 16 erfolgen kann.
  • In dem in 2 dargestellten Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 befindet sich der Chip 16 in der zweiten Position, welche der Chip 16 einnimmt, wenn er auf die erste Auflage 18 und die zweite Auflage 32 gepresst wird. In dieser Position muss der Chip 16 durch Ausüben von Druck von der der Detektionskammer 20 abgewandten Seite her gehalten werden. Das Mittel zum Ausüben des Drucks ist hier der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Die Detektionskammer 20 wird von einem dünnen Spalt zwischen dem Träger 12 und dem Chip 16 gebildet. Auf dem Chip 16 sind zweite Biomoleküle als Sonden an definierten Stellen in einem ersten Bereich immobilisiert. Der dem ersten Bereichs gegenüberliegende zweite Bereich 34 auf dem Träger 12 ist besonders dünn ausgebildet, damit hier eine gute Wärmeübertragung erfolgen kann. Der zweite Bereich 34 ist dünner ausgebildet als weitere Bereiche 36 des Trägers 12. In die Detektionskammer 20 mündet eine erste, hier senkrecht zur Papierebene verlaufende, Flüssigkeitsleitung 22 über eine erste Öffnung 23 und eine zweite Flüssigkeitsleitung 24 über eine zweite Öffnung 25. Die Rasthaken 14 dienen zum Fixieren des Chips 16 in einer ersten (hier nicht gezeigten) Position, in der die Detektionskammer 20 ein erstes Volumen aufweist. Dadurch ist insbesondere bei Verwendung des flüssigkeitsleitenden Systems mit infektiösen Flüssigkeiten gewährleistet, dass keine Flüssigkeit aus der Detektionskammer 20 austritt. Die Zentrierzapfen 38 gewährleisten eine exakte Positionierung des Chips 16 auf der Detektionskammer 20.
  • Der Träger 12 ist mit der Dichtung 30 verbunden, welche im Detail in 3 dargestellt ist.
  • Die Dichtung 30 weist als erstes Dichtmittel eine erste Dichtlippe 26 und als zweites Dichtmittel eine zweite Dichtlippe 28 auf. Nach dem Einrasten des Chips 16 wird der Chip 16 von den Rasthaken 14 gegenüber der von der ersten Dichtlippe 26 ausgeübten Gegenkraft in einer ersten Position gehalten. Dabei wird eine Detektionskammer 20 mit einem definierten ersten Volumen gebildet. Beim weiteren Herunterdrücken des Chips 16 auf die erste Auflage 18 wird die erste Dichtlippe 26 weiter deformiert, wobei die Deformation hier nicht dargestellt ist. Dicht anliegend an der ersten Auflage 18 befindet sich die zweite Dichtlippe 28, welche eine kleinere Querschnittsfläche als die erste Dichtlippe 26 aufweist. Beim Halten des Chips 16 in der zweiten Position wird die zweite Dichtlippe 28 ebenfalls deformiert. Die Deformation ist hier nicht dargestellt. Da die zweite Dichtlippe 28 jedoch nur eine geringe Querschnittsfläche aufweist, ist die Deformation gering und die zweite Dichtlippe 28 kann sich durch die Deformation nicht zwischen die erste Auflage 18 und den Chip 16 schieben und das genau definierte Volumen der Detektionskammer 20 beeinflussen.
  • 10
    Vorrichtung
    12
    Träger
    14
    Rasthaken
    16
    Chip
    18
    erste Auflage
    20
    Detektionskammer
    22
    erste Flüssigkeitsleitung
    23
    erste Öffnung
    24
    zweite Flüssigkeitsleitung
    25
    zweite Öffnung
    26
    erste Dichtlippe
    28
    zweite Dichtlippe
    30
    Dichtung
    32
    zweite Auflage
    34
    zweiter Bereich
    36
    weiterer Bereich
    38
    Zentrierzapfen
    40
    Verschlussplatte
    42
    Durchbruch
    44
    Probenbehälter
    46
    Strukturelement
    48
    Probenaufbereitungskammer
    50
    Abfallkammer
    52
    Patrone
    54
    Reaktionskammer

Claims (23)

  1. Vorrichtung (10) zum Nachweis erster Biomoleküle, welche in ein flüssigkeitsleitendes System integriert ist und gebildet ist aus einem Träger (12) und einem durch Rastmittel auf dem Träger (12) gehaltenen Chip (15), wobei auf dem Chip (16) aus zweiten Biomolekülen bestehende Sonden an definierten Stellen in einem ersten Bereich immobilisiert sind, wobei zwischen dem Chip (16) und dem Träger (12) eine von einem elastischen ersten Dichtmittel abgedichtete Detektionskammer (20) gebildet wird, wobei der Chip (16) von den Rastmitteln gegen eine von dem ersten Dichtmittel ausgeübte Gegenkraft in einer ersten Position gehalten wird, so dass die Detektionskammer (20) ein definiertes erstes Volumen aufweist, wobei aus dem Träger (12) eine erste Flüssigkeitsleitung (22) über eine erste Öffnung (23) und eine zweite Flüssigkeitsleitung (24) über eine zweite Öffnung (25) in die Detektionskammer (20) münden, so dass die Detektionskammer (20) von Flüssigkeit durchströmt werden kann.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Rastmittel Rasthaken oder Schnapphaken sind.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei am Träger (12) mindestens eine erste Auflage (18) für den Chip (16) vorgesehen ist, auf welche der Chip (16) gegen die von dem ersten Dichtmittel ausgeübte Gegenkraft gepresst werden kann, so dass der Chip (16) dabei ein zweite Position einnimmt und die Detektionskammer (20) ein definiertes zweites Volumen aufweist, welches geringer als das erste Volumen ist.
  4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei zur Abdichtung der das zweite Volumen aufweisenden Detektionskammer (20) ein zweites Dichtmittel vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das erste und das zweite Dichtmittel so ausgelegt sind, dass die Detektionskammer (20) in der zweiten Position des Chips bis zu einem Überdruck von 500 mBar, bevorzugt bis zu einem Überdruck von 1 Bar, insbesondere bis zu einem Überdruck von 2 Bar, flüssigkeitsdicht ist.
  6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das zweite Dichtmittel dicht an der ersten Auflage (18) anliegt.
  7. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das erste Dichtmittel von einer ersten Dichtlippe (26) und das zweite Dichtmittel von einer zweiten Dichtlippe (28) einer einstückigen elastischen Dichtung (30) gebildet ist.
  8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (12) aus, insbesondere spritzgegossenem, Kunststoff gebildet ist.
  9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei die Rastmittel und der Träger (12) einstückig aus dem spritzgegossenen Kunststoff gebildet sind.
  10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Dichtmittel, das zweite Dichtmittel und/oder die Dichtung (30) am Träger (12) angebracht ist/sind oder Bestandteil des, insbesondere durch ein 2K-Spritzgussverfahren hergestellten, Trägers (12) ist/sind.
  11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Dichtmittel, das zweite Dichtmittel und/oder die Dichtung (30) neben einem formgebenden Element Bestandteil eines Strukturelements (46) ist/sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Dichtmittel, das zweite Dichtmittel und/oder die Dichtung (30) sowie das formgebenden Element durch ein 2K-Spritzgussverfahren hergestellten sind.
  13. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei die erste Auflage (18) eine ebene geschlossene Struktur, insbesondere eine Ringstruktur oder eine elliptische oder ellipsoide Struktur, aufweist.
  14. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei mindestens eine zweite Auflage (32) vorgesehen ist.
  15. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein dem ersten Bereich des Chips (16) gegenüberliegender zweiter Bereich (34) des Trägers (12) dünner ausgebildet ist, als weitere Bereiche (36) des Trägers (12).
  16. Vorrichtung (10) nach Anspruch 15, wobei der zweite Bereich (34) zu mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 90%, lichtundurchlässig ist.
  17. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Öffnung (23) und die zweite Öffnung (25) auf gegenüberliegenden Seiten der Detektionskammer (20), insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Bereichs (34), angeordnet sind.
  18. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das flüssigkeitsleitende System eine Mikrofluidik ist.
  19. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chip (16) den Chip (16) durchspannende, insbe sondere zumindest teilweise aus Kohlenstoff bestehende, Elektroden aufweist.
  20. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Chip (16) transparent ist.
  21. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chip (16) ein aus Kunststoff, insbesondere aus einem Verbundstoff, Harz, Polymer, Polyamid, Platinenmaterial, bevorzugt faserverstärktes Polyamid, oder aus Polymethylmetacrylat (PMMA), bestehendes, bevorzugt bruchfestes, Trägermaterial aufweist.
  22. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chip (16) Ausnehmungen oder Durchbrüche (42) zum Eingreifen der Rasthaken (14) und/oder von auf dem Träger (12) vorgesehenen Zentrierzapfen (38) aufweist.
  23. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Chip (16) so asymmetrisch aufgebaut ist, dass er nur in einer Orientierung auf dem entsprechend der Asymmetrie des Chips (16) ausgebildeten Träger (12) von den Rasthaken (14) gehalten werden kann.
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