DE10307801A1 - Analyzing binding between macromolecules, useful for detecting nucleic acids by hybridization, where a labeled detector molecule is immobilized and becomes fluorescent only after specific binding - Google Patents

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Abstract

Analytical method for examining binding events between first and second macromolecules (4; 5), is new. Analytical method for examining binding events between first and second macromolecules (4; 5) comprises: (a) preparing a surface on which, in at least one measurement region (6), a fluorescently labeled (4) is bound, and which is at least partly fitted with a fluorescence-suppressing layer (2); (b) a sample liquid containing (5) is applied at least to (6), and (c) fluorescence is measured. (4) has a secondary structure such that its fluorescence is suppressed, by (2), when it is not specifically bound to (5), but fluorescence is not suppressed when (4) and (5) are specifically bound. An independent claim is also included for a device for performing the new method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Analyseverfahren zur Untersuchung von spezifischen Bindungsereignissen zwischen ersten und zweiten Makromolekülen unter Einsatz von fluoreszenzmarkierten Makromolekülen und ein Analysedevice zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to an analysis method to examine specific binding events between the first and second macromolecules using fluorescence-labeled macromolecules and a Analysis device for implementation of the method according to the invention.

Zur Untersuchung von spezifischen Bindungsreaktionen werden heutzutage sogenannte Arrays eingesetzt, die regelmäßig auf Oberflächen angeordnete Makromoleküle zum Zwecke der Analyse aufweisen. Zum Beispiel kann ein solches Array unterschiedliche Spots in regelmäßiger Anordnung aufweisen, so daß sich die einzelnen Spots durch Art bzw. spezifische Eigenschaften der Makromoleküle unterscheiden. Die Spots können Proteine oder DNA umfassen, die mit in einer Lösung befindlichen Molekülen (Probenlösung) spezifische Wechselwirkungen eingehen. Die Probenlösung wird auf die Oberfläche aufgebracht und kann dann mit den auf der Oberfläche vorhandenen Molekülen reagieren. Anschließend wird bei bekannten Verfahren die Probenlösung zumindest zum Teil wieder von der Oberfläche abgewaschen. An denjenigen Orten, an denen eine spezifische Bindung zwischen den Probenmolekülen und den Molekülen an der Oberfläche stattfand, sind die Probenmoleküle nach diesem Waschvorgang noch vorhanden. Durch Fluoreszenzmarkierung, radioaktive Markierung oder Änderung der Masse oder der elektrischen Eigenschaften kann die Position bestimmt werden, an der Probenmoleküle nach dem Waschvorgang noch vorhanden sind, so daß diese identifiziert werden können. Hieraus lassen sich entweder bei bekannten Probenmolekülen Informationen über die Eigenschaften der an der Oberfläche gebundenen Molekülen, oder bei bekannter Anordnung von Molekülen an der Oberfläche Informationen über das Vorhandensein oder die Eigenschaften von Probenmolekülen in der Lösung erhalten.To study specific Binding reactions are used today so-called arrays, who regularly on surfaces arranged macromolecules have for the purpose of analysis. For example, such Arrays of different spots in a regular arrangement, so that the individual spots by type or specific properties of the macromolecules differ. The spots can Include proteins or DNA that are specific to molecules in solution (sample solution) Enter into interactions. The sample solution is applied to the surface and can then react with the molecules on the surface. Subsequently with known methods, the sample solution is at least partially restored from the surface washed. In those places where there is a specific bond between the sample molecules and the molecules on the surface took place, are the sample molecules still present after this washing process. By fluorescent labeling, radioactive Mark or change the mass or the electrical properties can position be determined on the sample molecules after the washing process are present, so this can be identified. This can be used to obtain information about the properties of known sample molecules the one on the surface bound molecules, or with known arrangement of molecules on the surface information about the Presence or properties of sample molecules preserved in the solution.

So werden bei der Untersuchung von DNA-Sequenzen sogenannte DNA-Microarrays eingesetzt („DNA-Microarrays", herausgegeben von M. Schena, Oxford University Press, 1999). Bei solchen DNA-Microarrays und ähnlichen Hybridisierungsexperimenten werden fluoreszenzmarkierte oder radioaktiv markierte Makromoleküle unbekannter Sequenz zu deren Identifizierung auf unmarkierte Makromoleküle bekannter Sequenz hybridisiert. Eine Untersuchung von unmarkierten DNA-Makromolekülen in biologischen Proben ist so nicht möglich.So when examining So-called DNA microarrays ("DNA microarrays", published by M. Schena, Oxford University Press, 1999). With such DNA microarrays and the like Hybridization experiments are fluorescence-labeled or radioactive labeled macromolecules unknown sequence for their identification on unlabelled macromolecules Sequence hybridizes. An investigation of unlabeled DNA macromolecules in biological So rehearsals are not possible.

US 6,380,377 B1 beschreibt Hybridisierungsanalyseverfahren unter Einsatz von haarnadelförmig an einer Oberfläche gebundenen DNA-Strängen, die mit ggf. komplementären Strängen in Verbindung gebracht werden. Die haarnadelförmige Struktur bricht auf und kann mit einer Markierung versehen werden, die mit geeigneten Maßnahmen ausgelesen werden kann. Die Markierung kann nur dann an den oberflächengebundenen Strang binden, wenn zuvor ein entsprechendes Aufbrechen der Haarnadelstruktur durch Hybridisierung stattgefunden hat. US 6,380,377 B1 describes hybridization analysis methods using hairpin-shaped DNA strands bound to a surface, which are associated with possibly complementary strands. The hairpin-shaped structure breaks open and can be provided with a marking that can be read out with suitable measures. The marking can only bind to the surface-bound strand if the hairpin structure has been broken up by hybridization beforehand.

Zur markierungsfreien Untersuchung von DNA-Molekülen werden sogenannte „Molecular Beacons" verwendet, wie es in „Molecular Beacons: Probes that fluoresce upon hybridization", S. Tyagi und F.R. Kramer, Nature Biotechnology, Vol. 14, März 1996, Seiten 303ff. oder US 6,150,097 beschrieben ist. Solche „Molecular Beacons" sind DNA-Stränge, die an einem Ende einen Fluoreszenzfarbstoff (z. B. 5-(2'-aminoethyl)aminonaphthalene-1-sulfonic acid (EDANS)) und am anderen Ende einen komplementären fluoreszenzunterdrückenden Bestandteil („Quencher", z. B. 4-(4'-dimethylaminophenylazo) benzoic acid (DABCYL)) angebunden haben. Die Fluoreszenz wird dabei durch Energieübertrag an den Quencher verhindert. Über die Ausbildung einer haarnadelförmigen Sekundärstruktur werden die beiden an den Enden gebundenen Stoffe in unmittelbare Nachbarschaft zueinander gebracht, so daß das Signal des Fluoreszenzfarbstoffes unterdrückt („gequencht") wird. Hybridisiert nun ein komplementäres Makromolekül, das nicht markiert sein muß, an das „Molecular Beacon", löst sich die Haarnadelstruktur auf und das Fluoreszenzsignal wird detektierbar. Experimente dieser Art werden als Einzelexperimente in Lösung durchgeführt. Sollen mehrere Proben parallel untersucht werden, werden unterschiedliche „Molecular Beacons" an verschiedenen Positionen auf einer Oberfläche aufgebracht. Dazu werden die „Molecular Beacons" über einen dritten chemischen Anker an die Oberfläche gebunden („Molecular Beacons for DNA Biosensors with Micrometer to Submicrometer Dimensions", X. Liu, W. Farmerie, S. Schuster und W. Tan, Analytical Biochemistry 283, Seiten 56-63 (2000); „Designing a Novel Molecular Beacon for Surface-Immobilized DNA Hybridization Studies", X. Fang, X. Liu, S. Schuster und W. Tan, J. Am. Chem. Soc. 1999, Vol. 121, Seiten 2921-2922).So-called "molecular beacons" are used for the label-free investigation of DNA molecules, as described in "Molecular Beacons: Probes that fluoresce upon hybridization", S. Tyagi and FR Kramer, Nature Biotechnology, Vol. 14, March 1996, pages 303ff. or US 6,150,097 is described. Such "molecular beacons" are DNA strands which have a fluorescent dye (for example 5- (2'-aminoethyl) aminonaphthalenes-1-sulfonic acid (EDANS)) at one end and a complementary fluorescence-suppressing component at the other end ("Quencher ", e.g. 4- (4'-dimethylaminophenylazo) benzoic acid (DABCYL)). The fluorescence is prevented by energy transfer to the quencher. Through the formation of a hairpin-shaped secondary structure, the two substances bound at the ends are brought into close proximity to one another, so that the signal of the fluorescent dye is suppressed (“quenched”). A complementary macromolecule, which need not be labeled, now hybridizes to the “molecular” Beacon ", the hairpin structure dissolves and the fluorescence signal is detectable. Experiments of this kind are carried out as individual experiments in solution. If several samples are to be examined in parallel, different "molecular beacons" are applied to different positions on a surface. For this purpose, the "molecular beacons" are bound to the surface via a third chemical anchor ("molecular beacons for DNA biosensors with micrometers to submicrometer dimensions" , X. Liu, W. Farmerie, S. Schuster and W. Tan, Analytical Biochemistry 283, pages 56-63 (2000); "Designing a Novel Molecular Beacon for Surface-Immobilized DNA Hybridization Studies", X. Fang, X. Liu, S. Schuster and W. Tan, J. Am. Chem. Soc. 1999, Vol. 121, pages 2921-2922).

Bei den zuletzt geschilderten Verfahren müssen die „Molecular Beacons" also mit einem fluoreszenzunterdrückenden Bestandteil an einem Ende versehen werden.With the last described procedures have to the “Molecular Beacons "with a fluorescence suppressant Component to be provided at one end.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Analyseverfahren und ein Analysedevice bereitzustellen, die es ermöglichen, einfacher herzustellende bzw. zu synthetisierende „Molecular Beacons"-Strukturen zu verwenden.The object of the present invention is to provide an analysis method and an analysis device len, which make it possible to use “molecular beacons” structures that are easier to produce or synthesize.

Diese Aufgabe wird mit einem Analyseverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einem Analysedevice mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausgestaltungen gerichtet.This task is done using an analytical method with the features of claim 1 and an analysis device with the Features of claim 9 solved. The subclaims are directed to advantageous embodiments.

Bei dem erfindungsgemäßen Analyseverfahren wird eine Oberfläche bereitgestellt, auf der sich zumindest ein Meßbereich mit daran gebundenen fluoreszenzmarkierten ersten Makromolekülen befindet. Die Oberfläche ist weiterhin zumindest teilweise mit einer fluoreszenzunterdrückenden Schicht versehen. Die gebundenen Makromoleküle weisen eine Sekundärstruktur auf, die derart ausgebildet ist, daß ihre Fluoreszenz von der fluoreszenzunterdrückenden Schicht unterdrückt wird, wenn die fluoreszenzmarkierten ersten Makromoleküle keine spezifische Bindung mit anderen Makromolekülen eingegangen sind. Die Fluoreszenz wird nicht unterdrückt, wenn die ersten Makromoleküle eine spezifische Bindung mit zweiten Makromolekülen eingegangen sind. Eine Probenflüssigkeit mit zweiten Makromolekülen wird auf den Meßbereich aufgebracht und die Fluoreszenz gemessen. Der Meßbereich bzw. die Meßbereiche können sich auf der fluoreszenzunterdrückenden Schicht befinden. Die fluoreszenzunterdrückende Schicht muß nicht auf der ganzen Oberfläche vorhanden sein, sondern nur im Bereich des Meßbereiches bzw. der Meßbereiche und muß nicht zusammenhängend sein.In the analysis method according to the invention becomes a surface provided on which there is at least one measuring range with bound fluorescence-labeled first macromolecules. The surface is still at least partially with a fluorescence suppressing Layer. The bound macromolecules have a secondary structure on, which is designed such that its fluorescence from the fluorescence suppressing Layer suppressed if the fluorescence-labeled first macromolecules are none specific binding with other macromolecules. The fluorescence is not suppressed when the first macromolecules a specific bond with second macromolecules has been entered. A sample liquid with second macromolecules is on the measuring range applied and the fluorescence measured. The measuring range or ranges can on the fluorescence-suppressing layer are located. The fluorescence suppressant Shift does not have to all over the surface be present, but only in the area of the measuring range or measuring ranges and does not have to be coherent.

Durch die Sekundärstruktur der ersten Makromoleküle, die an der Oberfläche gebunden sind, ist gewährleistet, daß keine Fluoreszenz auftritt, solange keine Bindung mit zweiten Makromolekülen stattgefunden hat, da die Fluoreszenz des fluoreszenzmarkierten Bestandteiles durch die fluoreszenzunterdrückende Schicht auf der Oberfläche unterdrückt wird. Bringt man nun andere Makromoleküle in einer Probenflüssigkeit mit den ersten Makromolekülen in Verbindung, so können diese eine spezifische Bindung bzw. Hybridisierung eingehen, wenn sie zu den ersten Makromolekülen komplementäre Bestandteile aufweisen. Durch diese spezifische Bindung wird die Sekundärstruktur der ersten Makromoleküle aufgelöst und der fluoreszenzmarkierte Teil des ersten Makromoleküles wird von der fluoreszenzunterdrückenden Schicht entfernt. Die Fluoreszenz wird nicht mehr unterdrückt und kann gemessen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Analyseverfahren ist es nicht notwendig, daß ein „Quencher" an dem DNA-Molekül gebunden sein muß. Die Synthetisierung und Bereitstellung ist also stark vereinfacht.Due to the secondary structure of the first macromolecules, the on the surface are bound is guaranteed that no Fluorescence occurs as long as no binding with second macromolecules has occurred, because the fluorescence of the fluorescently labeled component by the fluorescence-suppressing layer on the surface repressed becomes. If you now bring other macromolecules in a sample liquid the first macromolecules in connection, so can they enter into a specific binding or hybridization if them to the first macromolecules complementary Have components. Through this specific bond the secondary structure of the first macromolecules disbanded and the fluorescence-labeled part of the first macromolecule becomes from the fluorescence suppressant Layer removed. The fluorescence is no longer suppressed and can be measured. It is with the analysis method according to the invention no need for a "quencher" to be bound to the DNA molecule have to be. The synthesis and provision is therefore greatly simplified.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Sekundärstruktur der ersten Makromoleküle derart ausgewählt, daß die Fluoreszenzmarkierung an einem Ende des ersten Makromoleküles vorgesehen ist und die Bindung an der Oberfläche an dem anderen Ende des ersten Makromoleküles stattfindet. Die Sekundärstruktur wird bei dieser Ausführungsform derart ausgewählt, daß ohne spezifische Bindung der ersten Makromoleküle an zweite Makromoleküle das erste Makromolekül schleifenförmig bzw. haarnadelförmig ist.In an advantageous embodiment becomes the secondary structure of the first macromolecules selected so that the Fluorescent labeling is provided at one end of the first macromolecule and the surface bond at the other end of the first macromolecule takes place. The secondary structure in this embodiment selected so that without specific binding of the first macromolecules to the second macromolecules the first macromolecule looped or hairpin-shaped is.

Eine solche Haarnadelstruktur wirkt wie folgt. Ein Ende des ersten Makromoleküles ist fluoreszenzmarkiert. Am anderen Ende ist das erste Makromolekül an der fluoreszenzunterdrückenden Schicht gebunden. Durch die haarnadel- bzw. schleifenförmige Bindung ist – wenn keine spezifische Bindung an andere Makromoleküle vorliegt – gewährleistet, daß das fluoreszenzmarkierte Ende des ersten Makromoleküles sich in direkter Nähe der fluoreszenzunterdrückenden Schicht befindet. Die Fluoreszenz wird also unterdrückt. Ein komplementäres Gegenstrangmolekül, das in dem Schleifenbereich der Haarnadel an dem ersten Makromolekül hybridisiert, öffnet die Schleife und entfernt so den fluoreszenzmarkierten Teil des ersten Makromoleküles von der fluoreszenzunterdrückenden Schicht. Dadurch steigt die Fluoreszenzintensität an und die Hybridisierung kann nachgewiesen werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bindung des ersten Makromoleküles an der Oberfläche über das dem fluoreszenzfarbstoffmarkierten Ende entfernte Ende des ersten Makromoleküles geschieht, da dann die Entfernung zwischen dem Fluoreszenzfarbstoff und der fluoreszenzunterdrückenden Schicht im Falle der Hybridisierung mit dem zweiten Makromolekül maximal werden kann.Such a hairpin structure works as follows. One end of the first macromolecule is fluorescence-labeled. At the other end, the first macromolecule is at the fluorescence-suppressing one Layer bound. Through the hairpin or loop-shaped binding is - if there is no specific binding to other macromolecules - guaranteed that this fluorescence-marked end of the first macromolecule in the immediate vicinity of the fluorescence-suppressing Layer. The fluorescence is therefore suppressed. On complementary Strand molecule that hybridizes to the first macromolecule in the loop area of the hairpin opens the Loop and so removes the fluorescence-marked part of the first macromolecule from the fluorescence suppressant Layer. This increases the fluorescence intensity and the hybridization can be detected. It is particularly advantageous if the binding of the first macromolecule on the surface about that end of the fluorescent dye labeled end of the first Macromolecule happens since then the distance between the fluorescent dye and the fluorescence suppressing layer maximum in the case of hybridization with the second macromolecule can be.

Die fluoreszenzunterdrückende Schicht kann eine auf der Oberfläche verteilte molekulare Schicht aus Quenchermolekülen (z. B. DABCYL) sein. Besonders einfach läßt sich der fluoreszenzunterdrückende Effekt jedoch mit einer Goldschicht erreichen, die auf einfache Weise z. B. mit lithographischen Techniken auf der Oberfläche aufgebracht werden kann.The fluorescence-suppressing layer can be one on the surface distributed molecular layer of quencher molecules (e.g. DABCYL). Especially easy the fluorescence suppressant However, achieve effect with a gold layer that is simple Way z. B. applied to the surface using lithographic techniques can be.

Das Verfahren eignet sich z. B. zur Untersuchung von Nukleinsäuren, z. B. DNA oder RNA. Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Untersuchung von DNA-Strängen, z. B. um zu untersuchen, ob in einer Flüssigkeit zu auf der Oberfläche komplementäre DNA-Stränge vorhanden sind oder umgekehrt.The method is suitable for. B. for Investigation of nucleic acids, z. B. DNA or RNA. The method according to the invention is particularly suitable for the investigation of DNA strands, z. B. to investigate whether DNA strands complementary to the surface are present in a liquid are or vice versa.

Um mehrere unterschiedliche Arten von ersten Makromolekülen zu untersuchen bzw. zur Untersuchung einzusetzen, werden bei einer bevorzugten Ausgestaltung mehrere Meßbereiche eingesetzt, die mit unterschiedlichen ersten Makromolekülen funktionalisiert sind. So kann z. B. untersucht werden, mit welcher Art von ersten Makromolekülen Makromoleküle in einer Probenflüssigkeit hybridisieren.To several different types of the first macromolecules to investigate or to use for the investigation are at a preferred embodiment used several measuring ranges with different first macromolecules are functionalized. So z. B. be examined with what kind of first macromolecules macromolecules in one sample liquid hybridize.

Bei einer solchen Ausgestaltung unter Verwendung von mehreren Meßbereichen kann eine Probenflüssigkeit mit Makromolekülen über alle Meßbereiche gleichzeitig gebracht werden. Gerade bei begrenzter Menge von Probenflüssigkeit ist eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der die Probenflüssigkeit als Tropfen von einem Meßbereich zum anderen bewegt wird. Dazu wird bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Impulsübertrag einer Oberflächenschallwelle verwendet, die auf der Oberfläche erzeugt wird. Ebenso kann der Impulsübertrag einer Oberflächenschallwelle zur Durchmischung bzw. Homogenisierung der Probenflüssigkeit verwendet werden, um die Reaktion zu beschleunigen bzw. gleichmäßig auszugestalten.In such an embodiment using several measuring ranges, a sample liquid with macromolecules can be brought over all measuring ranges simultaneously. Especially in the case of a limited amount of sample liquid, an embodiment is advantageous in which the sample liquid is moved as a drop from one measuring area to the other. In a preferred embodiment of the invention according to the method of pulse transmission of a surface sound wave that is generated on the surface. Likewise, the impulse transmission of a surface sound wave can be used to mix or homogenize the sample liquid in order to accelerate the reaction or to make it uniform.

Die Messung der Fluoreszenz kann nach Entfernen der Probenflüssigkeit geschehen. Die an den ersten Makromolekülen gebundenen zweiten Makromoleküle verbleiben nach dem Waschschritt an der Oberfläche und ermöglichen so die Vermessung der Fluoreszenz der ersten Makromoleküle. Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch einsetzen, wenn die Messung der Fluoreszenz während der Reaktion untersucht werden soll. Auf diese Weise ist die Analyse der Reaktionskinetik möglich. Da nur solche ersten Makromoleküle fluoreszieren, die mit zweiten Makromolekülen hybridisiert haben, gibt es nur ein sehr schwaches oder gar kein Hintergrundsignal, das durch Fluoreszenz ungebundener erster Makromoleküle hervorgerufen werden würde.The measurement of fluorescence can after removing the sample liquid happen. The second macromolecules bound to the first macromolecules remain after the washing step on the surface and thus enable the measurement of Fluorescence of the first macromolecules. Can be particularly advantageous the inventive method however, use when measuring fluorescence during the reaction to be examined. This is how the reaction kinetics analysis possible. Because only such first macromolecules fluoresce that have hybridized with second macromolecules there is only a very weak or no background signal passing through Fluorescence of unbound first macromolecules would be caused.

Ein erfindungsgemäßes Analysedevice eignet sich zum Einsatz mit dem erfindungsgemäßen Analyseverfahren. Es weist eine Oberfläche auf, die zumindest teilweise mit einer fluoreszenzunterdrückenden Schicht versehen ist. Weiterhin weist die Oberfläche zumindest einen Meßbereich auf, in dem fluoreszenzmarkierte erste Makromoleküle gebunden sind. Diese ersten Makromoleküle haben die Eigenschaften, wie sie oben bereits mit Bezug zum erfindungsgemäßen Analyseverfahren beschrieben sind. Ein solches Analysedevice kann an die spezifischen Gegebenheiten angepaßt sein oder in großer Anzahl vorgefertigt sein. Dabei ist das erfindungsgemäße Analysedevice mit einem Fluoreszenzscanner bzw. einem Fluoreszenzmikroskop auslesbar.An analysis device according to the invention is suitable for use with the analysis method according to the invention. It points a surface on that at least partially with a fluorescence-suppressing layer is provided. Furthermore, the surface has at least one measuring range on, in which fluorescence-labeled first macromolecules are bound are. These first macromolecules have the properties as already mentioned above with reference to the analysis method according to the invention are described. Such an analysis device can depend on the specific circumstances customized be or in large Number be prefabricated. Here is the analysis device according to the invention readable with a fluorescence scanner or a fluorescence microscope.

Die Fluoreszenz kann dabei entweder in Aufsicht oder aber unter Anregung von unten durch eine semitransparente oder nicht-vollflächige fluoreszenzunterdrückende Schicht gemessen werden.The fluorescence can either under supervision or under stimulation from below by a semi-transparent or non-full area fluorescence-suppressive Layer to be measured.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Analysedevices umfaßt eine Goldschicht als fluoreszenzunterdrückende Schicht.An advantageous embodiment of the Analysis devices included a gold layer as a fluorescence-suppressing layer.

Besonders vorteilhaft ist ein Analysedevice, das mehrere Meßbereiche aufweist, die mit unterschiedlichen ersten Makromolekülen funktionalisiert sind, um eine Paralleluntersuchung möglich zu machen.An analysis device is particularly advantageous, that several measuring ranges which functionalizes with different first macromolecules to make a parallel investigation possible.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht eine piezoelektrische Oberfläche oder die Oberfläche eines piezoelektrischen Festkörpers vor, auf dem zumindest ein Interdigitaltransducer zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen vorgesehen ist. Der Impulsübertrag einer solchen Oberflächenschallwelle kann verwendet werden, um auf der Oberfläche befindliche Probenflüssigkeit zu durchmischen bzw. zu homogenisieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mindestens eine Interdigitaltransducer so angeordnet ist, daß die Ausbreitungsrichtung einer mit ihm erzeugten Oberflächenschallwelle entlang der Verbindung zwischen mindestens zwei Meßbereichen angeordnet ist. So kann durch den Impulsübertrag einer mit dem Interdigitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwelle ein Probenflüssigkeitstropfen von einem Meßbereich zum nächsten Meßbereich transportiert werden. Selbstverständlich können mehrere Interdigitaltransducer vorgesehen sein, um ein Array von Meßbereichen auf diese Weise abzudecken.An advantageous training sees a piezoelectric surface or the surface of a piezoelectric solid before, on which at least one interdigital transducer for generation of surface sound waves is provided. The impulse transfer such a surface acoustic wave can be used to sample liquid on the surface to mix or homogenize. It is particularly advantageous it when the at least one interdigital transducer is arranged so is that the Direction of propagation of a surface sound wave generated with it along the connection between at least two measuring ranges is arranged. One can use the interdigital transducer to transmit impulses generated surface sound wave a drop of sample liquid from a measuring range to the next Measuring range be transported. Of course, several interdigital transducers can be used be provided to an array of measurement areas in this way cover.

Bei entsprechender Auswahl der Materialien (z. B. Gold) können die fluoreszenzunterdrückende Schicht und die Interdigitaltransducer in einem lithographischen Herstellungsschritt gefertigt werden. Schließlich können Netzwerkstrukturen reali siert werden, die aufgrund ihrer Benetzungseigenschaften zusätzlich eine Führung der Flüssigkeit gewährleisten. Netzwerkstrukturen zur Führung von Flüssigkeitstropfen sind allgemein in DE 100 62 246 C1 beschrieben.With appropriate selection of the materials (e.g. gold), the fluorescence-suppressing layer and the interdigital transducers can be manufactured in a lithographic production step. Finally, network structures can be realized that additionally guarantee guidance of the liquid due to their wetting properties. Network structures for guiding liquid drops are generally in DE 100 62 246 C1 described.

Besondere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der anliegenden Figuren im Detail erläutert. Die Figuren sind schematischer Natur und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Dabei zeigt:Special embodiments of the invention are explained in detail using the attached figures. The Figures are schematic in nature and not necessarily to scale. It shows:

1: eine Querschnittsansicht durch einen Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a cross-sectional view through a structure for performing the method according to the invention,

2: eine Draufsicht auf einen Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren, und 2 : a plan view of a structure for performing the method according to the invention, and

3: eine Detailvergrößerung in seitlicher Ansicht. 3 : an enlarged detail in a side view.

1 zeigt ein Substrat, z. B. ein Glas-Mikroskopslide oder ein transparentes Plättchen 1 aus piezoelektrischem Material, z. B. LiNbO3, bzw. ein Substrat mit einer piezoelektrischen Beschichtung. Die Größe beträgt für ein Glasslide z. B. 25 mm × 75 mm. Ein Plättchen kann z. B. eine Ausdehnung von 20 mm × 20 mm haben. Die Dicke beträgt z. B. 500 μm bis 1 mm. Auf dem Substrat befindet sich eine dünne Goldschicht 2. Durch eine Abdeckung 10 ist über Abstandshalter 12 ein Probenflüssigkeitsaufnahmeraum 8 abgeschlossen. Auch die Abdeckung 10 kann z. B. aus Glas bestehen. Nicht gezeigt sind Befüllöffnungen für den Probenaufnahmeraum, die z. B. trichterförmige Öffnungen in der Abdeckung 10 sein können. 1 shows a substrate, e.g. B. a glass microscope slide or a transparent plate 1 made of piezoelectric material, e.g. B. LiNbO 3 , or a substrate with a piezoelectric coating. The size for a glass slide is z. B. 25 mm × 75 mm. A tile can e.g. B. have an extension of 20 mm × 20 mm. The thickness is z. B. 500 microns to 1 mm. There is a thin layer of gold on the substrate 2 , Through a cover 10 is about spacers 12 a sample liquid receiving space 8th completed. Even the cover 10 can e.g. B. consist of glass. Not shown are filling openings for the sample receiving space, which, for. B. funnel-shaped openings in the cover 10 could be.

13 und 14 symbolisieren nur schematisch einen an sich bekannten Aufbau zur Messung der Fluoreszenz innerhalb des Probenflüssigkeitsaufnahmeraumes 8. Es kann sich dabei um Fluoreszenzmikroskope, inverse Fluoreszenzmikroskope oder Scanner handeln. Sind Substrat 1 und Deckel 10 transparent, kann die Fluoreszenz in Durchsicht gemessen werden. Ist nur der Deckel 10 oder das Slide 1 transpa rent, wird die Fluoreszenz von der gleichen Seite angeregt, wo sie auch detektiert wird. 13 and 14 only schematically symbolize a structure known per se for measuring the fluorescence within the sample liquid receiving space 8th , These can be fluorescence microscopes, inverted fluorescence microscopes or scanners. Are substrate 1 and lid 10 transparent, the flu orescence can be measured in transparency. It's just the lid 10 or the slide 1 transparent, the fluorescence is stimulated from the same side, where it is also detected.

Auf dem Goldfilm 2 befinden sich Meßbereiche 6. Auf einem Aufbau können sich dabei mehrere Tausend solcher Meßbereiche z. B. in rasterförmiger Anordnung befinden. Dabei können sich die einzelnen Meßbereiche 6 in ihrer Funktionalisierung unterscheiden. Die Funktionalisierung wird durch Makromoleküle 4 dargestellt, die im wesentlichen für jeden einzelnen Meßbereich 6 untereinander gleich sind. Von einem Meßbereich 6 zum anderen Meßbereich 6 unterscheiden sich hingegen die Makromoleküle 4. In 1 dargestellt ist ein Zustand, in dem an die Makromoleküle 4 weitere Makromoleküle 5 gebunden sind, wie es weiter unten im Detail näher beschrieben wird.On the gold film 2 there are measuring ranges 6 , On a set-up, several thousand such measuring ranges can, for. B. are in a grid-like arrangement. The individual measuring ranges can 6 differentiate in their functionalization. The functionalization is done by macromolecules 4 shown, essentially for each individual measuring range 6 are equal to each other. From one measuring range 6 to another measuring range 6 however, the macromolecules differ 4 , In 1 Shown is a state in which the macromolecules 4 other macromolecules 5 are bound, as will be described in more detail below.

2 zeigt eine Draufsicht auf ein geöffnetes erfindungsgemäßes Device. Sichtbar ist die Oberfläche des Festkörpers 1 mit der Goldbeschichtung 2. Auf der Goldbeschichtung 2 befinden sich die Meßbereiche 6, von denen wiederum nur einzelne mit der Bezugsziffer 6 versehen sind. Auf dem Meßbereich 6 sind schematisch dargestellt die Makromoleküle 4. Wiederum sind nur einige Meßbereiche dargestellt, wobei sich auf einem Substrat mehrere Tausend derartiger Meßbereiche in regelmäßiger Anordnung befinden können. 2 zeigt einen Aufbau mit einem Interdigitaltransducer 18, der aus fingerartig ineinander greifenden Elektroden 20, die über Zuführungselektroden 22 angesteuert werden können, besteht. Solche Interdigitaltransducer sind aus der Oberflächenwellenfiltertechnologie bekannt und können auf einem piezoelektrischen Festkörper bzw. einer piezoelektrischen Oberfläche Oberflächenschallwellen anregen. Dazu wird über elektrische Zuleitungen oder drahtlos eine Frequenz von einigen MHz bis einigen 100 MHz in den Interdigitaltransducer eingespeist. Um Oberflächenschallwellen anregen zu können, wird als Festkörper z. B. piezoelektrisches Lithiumniobat gewählt. Mit Hilfe des Impulsübertrages einer mit dem Interdigitaltransducer erzeugten Oberflächenschallwelle, die sich senkrecht zu den fingerartig ineinander greifenden Elektroden 20 ausbreitet, kann ein Flüssigkeitstropfen 16 auf der Oberfläche in Richtung des Pfeiles 18 bewegt werden. So kann der Tropfen 16 über die Reihe von Meßbereichen 6 sukzessive bewegt werden. 2 shows a plan view of an opened device according to the invention. The surface of the solid is visible 1 with the gold coating 2 , On the gold plating 2 are the measuring ranges 6 , of which in turn only individual with the reference number 6 are provided. On the measuring range 6 the macromolecules are shown schematically 4 , Again, only a few measuring ranges are shown, and several thousand such measuring ranges can be arranged in a regular arrangement on a substrate. 2 shows a structure with an interdigital transducer 18 made of interdigitated electrodes 20 that have feed electrodes 22 can be controlled. Such interdigital transducers are known from surface wave filter technology and can excite surface acoustic waves on a piezoelectric solid or a piezoelectric surface. For this purpose, a frequency of a few MHz to a few 100 MHz is fed into the interdigital transducer via electrical leads or wirelessly. In order to be able to excite surface sound waves, z. B. selected piezoelectric lithium niobate. With the help of the pulse transmission of a surface sound wave generated with the interdigital transducer, which is perpendicular to the interdigitated electrodes 20 a liquid drop 16 on the surface in the direction of the arrow 18 be moved. So the drop can 16 across the range of measurement ranges 6 be moved successively.

Sind die Meßbereiche in Form eines Arrays angeordnet, können mehrere Interdigitaltransducer 18 vorgesehen sein, die in verschiedenen Richtungen Oberflächenschallwellen abstrahlen, um so einen Flüssigkeitstropfen 16 beliebig auf der Oberfläche bewegen zu können.If the measuring ranges are arranged in the form of an array, several interdigital transducers can be used 18 be provided, which emit surface sound waves in different directions, so as to drop a liquid 16 to be able to move anywhere on the surface.

Interdigitaltransducer lassen sich z. B. mit lithographischen Techniken aus Gold auf der Oberfläche herstellen, so daß die als fluoreszenzunterdrückende Schicht dienende Goldschicht 2 gleichzeitig mit dem Transducer 18 in einem entsprechenden Lithographieschritt hergestellt werden kann.Interdigital transducers can e.g. B. with lithographic techniques of gold on the surface, so that the serving as a fluorescence-suppressing layer of gold 2 simultaneously with the transducer 18 can be produced in a corresponding lithography step.

Die Verwendung des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen zur Bewegung von Flüssigkeitstropfen auf Oberflächen ist allgemein z. B. in DE 100 55 318 .4 beschrieben.The use of the impulse transmission of surface sound waves for moving liquid drops on surfaces is generally known for. B. in DE 100 55 318 .4 described.

3 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt eines Beispieles eines an der Oberfläche 2 gebundenen DNA-Moleküles. Anders als in 1 ist in 3 ein Zustand gezeigt, in dem das Makromolekül 4 keine spezifische Bindung mit einem anderen Makromolekül 5 eingegangen ist. Das Makromolekül ist an seinem Ende 29 an der Goldoberfläche 2 gebunden. Durch die bindenden Gruppen des Makromoleküles im Bereich 16 bildet sich eine Schleifenform 24. Am Ende 28 ist ein Fluoreszenzfarbstoff Fl gebunden. 3 shows a greatly enlarged section of an example of one on the surface 2 bound DNA molecule. Different from in 1 is in 3 shown a state in which the macromolecule 4 no specific binding with another macromolecule 5 has been received. The macromolecule is at its end 29 on the gold surface 2 bound. Through the binding groups of the macromolecule in the area 16 forms a loop shape 24 , At the end 28 a fluorescent dye Fl is bound.

Alternativ zu den gezeigten Ausführungsformen ist es auch möglich, daß die fluoreszenzunterdrückende Schicht, hier Gold, nur im Bereich der Meßbereiche 6 vorhanden ist.As an alternative to the embodiments shown, it is also possible that the fluorescence-suppressing layer, here gold, only in the area of the measuring ranges 6 is available.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit den gezeigten erfindungsgemäßen Devices wie folgt durchgeführt. Auf der Goldoberfläche 2 sind in den Meßbereichen 6 unterschiedliche DNA-Moleküle 4 gebunden. Sie befinden sich in einem Zustand, der in 3 beispielhaft gezeigt ist. Der Fluoreszenzfarbstoff Fl am Ende 28 des Moleküls 4 befindet sich in diesem Zustand in direkter Nähe der fluoreszenzunterdrückenden Oberfläche 2. Mit dem Fluoreszenzaufbau 13, 14 läßt sich dementsprechend keine Fluoreszenz nachweisen.The method according to the invention is carried out as follows with the devices according to the invention shown. On the gold surface 2 are in the measuring ranges 6 different DNA molecules 4 bound. You are in a state that is in 3 is shown by way of example. The fluorescent dye Fl at the end 28 of the molecule 4 is in this state in the immediate vicinity of the fluorescence-suppressing surface 2 , With the fluorescence structure 13 . 14 accordingly, no fluorescence can be detected.

In den einzelnen Meßbereichen 6 auf der Substratoberfläche 2 befinden sich unterschiedliche derart ausgestaltete Makromolekülsorten 4. In den Probenaufnahmeraum 8 wird durch die nicht gezeigten Befüllöffnungen eine Probenflüssigkeit eingebracht, in der sich andere DNA-Stränge 5 befinden. Diejenigen Makromoleküle 4, die dazu komplementäre Anteile im Schleifenbereich 24 aufweisen, können mit den DNA-Strängen der Flüssigkeit hybridisieren. Dabei wird die Schleifenstruktur 24 aufgelöst und das Ende 28 des Makromoleküles 4 mit dem Fluoreszenzfarbstoff Fl entfernt sich von der Goldoberfläche 2. Durch die Hybridisierung der einzelnen Makromoleküle 4 mit den in der Flüssigkeit vorhandenen Makromolekülen 5 entstehen also Strukturen, wie sie schematisch in der 1 angedeutet sind. Der Fluoreszenzfarbstoff Fl ist jetzt nicht mehr in der Nähe des fluoreszenzunterdrückenden Goldfilmes 2 und seine Fluoreszenz kann mit Hilfe der Fluoreszenzoptik 13, 14 in bekannter Weise nachgewiesen werden. Aus dem Ort, an dem die Fluoreszenz auftritt, kann festgestellt werden, welche Makromoleküle 4 in welchem Meßbereich 6 mit den in der Probenflüssigkeit vorhandenen Makromolekülen 5 hybridisiert haben. Auf diese Weise läßt sich Information über das spezifische Bindungsverhalten bzw. die Art und Menge der einzelnen Makromoleküle erhalten.In the individual measuring ranges 6 on the substrate surface 2 there are different types of macromolecules designed in this way 4 , In the sample room 8th a sample liquid is introduced through the filling openings, not shown, in which there are other DNA strands 5 are located. Those macromolecules 4 , the complementary parts in the loop area 24 can hybridize with the DNA strands of the liquid. The loop structure 24 dissolved and the end 28 of the macromolecule 4 with the fluorescent dye Fl moves away from the gold surface 2 , By hybridizing the individual macromolecules 4 with the macromolecules present in the liquid 5 Structures emerge as schematically shown in the 1 are indicated. The fluorescent dye Fl is now no longer in the vicinity of the fluorescence-suppressing gold film 2 and its fluorescence can be measured with the help of fluorescence optics 13 . 14 can be demonstrated in a known manner. From the location where the fluorescence occurs, it can be determined which macromolecules 4 in which measuring range 6 with the macromolecules present in the sample liquid 5 have hybridized. In this way, information about the specific binding behavior or the type and amount of the individual macromolecules can be obtained.

Zusätzlich kann das Device temperiert werden, wenn ein Heizelement, z. B. ein Widerstandselement, oder ein Peltierelement vorgesehen ist.The device can also be tempered be when a heating element, e.g. B. a resistance element, or a Peltier element is provided.

Ist nur wenig Probenflüssigkeitsmaterial vorhanden, können mit einem Aufbau, der in der Draufsicht der 2 sichtbar ist, mit einem einzelnen Probenflüssigkeitstropfen 16 mehrere Meßbereiche 6 überstrichen werden. Dazu wird ein Flüssigkeitstropfen 16 in den Ausbreitungspfad einer Oberflächenschallwelle gebracht, die mit einem Interdigitaltransducer 18 in bekannter Weise auf der Oberfläche eines Lithiumniobatkristalles 1 erzeugt wird. Durch den Impulsübertrag bewegt sich der Tropfen 16 über die einzelnen Meßbereiche 6 hinweg, so daß sukzessive untersucht werden kann, ob Probenmoleküle in dem Probenflüssigkeitstropfen 16 mit Makromolekülen 4 in den einzelnen Meßbereichen 6 eine spezifische Bindung eingegangen sind oder nicht. Auf diese Weise können unter Einsatz von mehreren entsprechend angeordneten Interdigitaltransducern einzelne Probenflüssigkeitstropfen 16 auch über ein mehrere Tausend Meßbereiche 6 umfassendes Feld bewegt werden. Dabei wird eine Fluoreszenzmeßeinrichtung 13, 14 eingesetzt, die die Oberfläche entsprechend abscannen kann.If there is little sample liquid material available, use a setup that is in top view the 2 is visible with a single drop of sample liquid 16 several measuring ranges 6 be painted over. To do this, a drop of liquid 16 placed in the path of propagation of a surface sound wave, which with an interdigital transducer 18 in a known manner on the surface of a lithium niobate crystal 1 is produced. The drop moves through the momentum transfer 16 over the individual measuring ranges 6 away so that it can be successively examined whether sample molecules drop in the sample liquid 16 with macromolecules 4 in the individual measuring ranges 6 a specific bond or not. In this way, individual sample liquid drops can be used using several appropriately arranged interdigital transducers 16 also over several thousand measuring ranges 6 comprehensive field to be moved. A fluorescence measuring device is used 13 . 14 used, which can scan the surface accordingly.

Insbesondere läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft für kinetische Messungen einsetzen, bei denen die Fluoreszenz während der Reaktion gemessen wird. Dadurch, daß die Fluoreszenz nur dann auftritt, wenn tatsächlich eine Hybridisierung stattgefunden hat, liegt nur ein schwaches bzw. überhaupt kein Hintergrundsignal vor.In particular, the method according to the invention can be beneficial for Use kinetic measurements in which the fluorescence during the Reaction is measured. Because the fluorescence only occurs if actually hybridization has occurred, is only weak or at all no background signal.

Wird z. B. ein einzelner Probenflüssigkeitstropfen 6 mit Hilfe des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen von einem Meßbereich 6 zum anderen bewegt, tritt entsprechende Fluoreszenz auch nur an denjenigen Meßbereichen auf, die mit der Probenflüssigkeit in Berührung sind. Ein weiteres Hintergrundsignal liegt nicht vor.Is z. B. a single drop of sample liquid 6 with the help of the impulse transfer of surface sound waves from a measuring range 6 moved to the other, corresponding fluorescence only occurs in those measuring areas that are in contact with the sample liquid. There is no further background signal.

Um die Reaktionskinetik unabhängig von Diffusionsprozessen der Flüssigkeit auf der Oberfläche zu machen, kann es vorteilhaft sein, mit Hilfe des Impulsübertrages von Oberflächenschallwellen, die z. B. mit Interdigitaltransducern erzeugt werden, die Probenflüssigkeit zusätzlich zu homogenisieren bzw. durchzurühren.To make the reaction kinetics independent of Diffusion processes of the liquid on the surface to make, it can be advantageous with the help of the impulse transfer of surface sound waves, the z. B. generated with interdigital transducers, the sample liquid additionally to homogenize or stir.

Beispielexperiment:Example Experiment:

Auf einer Goldoberfläche ist die unten angegebene Sequenz A gebunden. Eine Probenflüssigkeit mit der unten angegebenen Sequenz B (komplementär zu A) wurde auf die Goldoberfläche aufgebracht und die Fluoreszenz im Verlauf der Zeit beobachtet. Das gleiche Experiment wurde mit der unten angegebenen Sequenz C durchgeführt, die nicht komplementär zur A ist.

  • A: 5'-Cy3-GCAGCCTCTTCGCTATTACGCCAGCTGC-3'SH
  • B: 5'-CTGGCGTAATAGCGAAGAGG-3'
  • C: 5'-GAAAAAAACAAAAAAA-3'
Sequence A given below is bound to a gold surface. A sample liquid with the sequence B below (complementary to A) was applied to the gold surface and the fluorescence was observed over time. The same experiment was carried out with sequence C below, which is not complementary to A.
  • A: 5'-Cy3-GCAGCCTCTTCGCTATTACGCCAGCTGC-3'SH
  • B: 5'-CTGGCGTAATAGCGAAGAGG-3 '
  • C: 5'-GAAAAAAACAAAAAAA-3 '

Die Sequenz A bildet eine Haarnadelstruktur durch Bindung der ersten vier (GCAG) mit den letzten vier Bestandteilen (CTGC). Dadurch befindet sich der hier verwendete Farbstoff Cy3 in der Nähe der fluroreszenzunterdrückenden Goldoberfläche. Die dazwischen befindliche Sequenz ist komplementär zur Sequenz B. Die Sequenz B kann also in diesem Bereich an die Sequenz A angreifen und hybridisieren. Dabei wird die Schleifenstruktur aufgelöst und der Fluoreszenzfarbstoff entfernt sich von der die Fluoreszenz unterdrückenden Oberfläche 2. Die relative Fluoreszenz verhält sich wie in Tabelle 1 angedeutet. Es zeigt sich, daß die relative Fluoreszenzintensität bei Aufbringen der Sequenz B sehr viel schneller sehr viel größere Werte annimmt als bei Aufbringen der Sequenz C.Sequence A forms a hairpin structure by binding the first four (GCAG) with the last four components (CTGC). As a result, the dye Cy3 used here is located near the fluorescent-suppressing gold surface. The sequence in between is complementary to sequence B. Sequence B can attack and hybridize to sequence A in this area. The loop structure is dissolved and the fluorescent dye moves away from the surface that suppresses the fluorescence 2 , The relative fluorescence behaves as indicated in Table 1. It can be seen that the relative fluorescence intensity when applying sequence B takes on much larger values much faster than when applying sequence C.

Tabelle 1:

Figure 00130001
Table 1:
Figure 00130001

Claims (14)

Analyseverfahren zur Untersuchung von spezifischen Bindungsereignissen zwischen ersten und zweiten Makromolekülen, bei dem – eine Oberfläche bereitgestellt wird, auf der zumindest in einem Meßbereich (6) fluoreszenzmarkierte Makromoleküle (4) gebunden sind und die zumindest teilweise mit einer die Fluoreszenz unterdrückenden Schicht (2) versehen ist, – wobei die an der Oberfläche gebundenen ersten Makromoleküle (4) eine solche Sekundärstruktur aufweisen, daß ihre Fluoreszenz von der fluoreszenzunterdrückenden Schicht (2) unterdrückt wird, wenn die ersten Makromoleküle (4) keine spezifische Bindung mit zweiten Makromolekülen (5) eingegangen sind, und die Fluoreszenz nicht unterdrückt wird, wenn die ersten Makromoleküle (4) eine spezifische Bindung mit zweiten Makromolekülen (5) eingegangen sind, – eine Probenflüssigkeit (16) mit zweiten Makromolekülen (5) auf den zumindest einen Meßbereich (6) aufgebracht wird, und – die Fluoreszenz vermessen wird.Analysis method for the investigation of specific binding events between first and second macromolecules, in which - a surface is provided on which at least in one measuring range ( 6 ) fluorescence-labeled macro molecules ( 4 ) and which are at least partially coated with a layer that suppresses fluorescence ( 2 ) is provided, - the first macromolecules bound to the surface ( 4 ) have such a secondary structure that their fluorescence from the fluorescence-suppressing layer ( 2 ) is suppressed when the first macromolecules ( 4 ) no specific binding with second macromolecules ( 5 ) and the fluorescence is not suppressed when the first macromolecules ( 4 ) specific binding with second macromolecules ( 5 ) - a sample liquid ( 16 ) with second macromolecules ( 5 ) to the at least one measuring range ( 6 ) is applied, and - the fluorescence is measured. Analyseverfahren nach Anspruch 1, bei dem die ersten Makromoleküle (4) derart ausgewählt sind, daß sie eine solche Sekundärstruktur aufweisen, daß die Fluroeszenzmarkierung an einem Ende der ersten Makromoleküle (4) vorgesehen ist und die Bindung an der Oberfläche (2) an dem anderen Ende der ersten Makromoleküle (4) stattfindet, und ohne spezifische Bindung der zweiten Makromoleküle (5) an den ersten Makromolekülen (4) die ersten Makromoleküle (4) haarnadelförmig vorliegen.Analysis method according to Claim 1, in which the first macromolecules ( 4 ) are selected such that they have such a secondary structure that the fluorescent label at one end of the first macromolecules ( 4 ) is provided and the bond on the surface ( 2 ) at the other end of the first macromolecule ( 4 ) takes place, and without specific binding of the second macromolecules ( 5 ) on the first macromolecules ( 4 ) the first macromolecules ( 4 ) hairpin-shaped. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die fluoreszenzunterdrückende Schicht (2) Gold umfaßt.Analysis method according to one of Claims 1 or 2, in which the fluorescence-suppressing layer ( 2 ) Includes gold. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Makromoleküle DNA-Sequenzen umfassen.Analysis method according to one of claims 1 to 3, where the macromolecules Include DNA sequences. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Fluoreszenz vermessen wird, während die Probenflüssigkeit mit dem zumindest einen Meßbereich (6) in Berührung ist.Analysis method according to one of claims 1 to 4, in which the fluorescence is measured while the sample liquid with the at least one measuring range ( 6 ) is in contact. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem mehrere Meßbereiche (6) mit unterschiedlichen Makromolekülen (4) vorgesehen sind.Analysis method according to one of Claims 1 to 5, in which a plurality of measuring ranges ( 6 ) with different macromolecules ( 4 ) are provided. Analyseverfahren nach Anspruch 6, bei dem die Probenflüssigkeit in Form eines Tropfens mit Hilfe des Impulsübertrages von einer oder mehreren Oberflächenschallwellen zwischen den Meßbereichen (6) bewegt wird.Analysis method according to Claim 6, in which the sample liquid in the form of a drop with the aid of the pulse transmission of one or more surface sound waves between the measuring ranges ( 6 ) is moved. Analyseverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Probenflüssigkeit mit Hilfe des Impulsübertrages von einer oder mehreren Oberflächenschallwellen durchmischt bzw. homogenisiert wird.Analysis method according to one of claims 1 to 7, in which the sample liquid with the help of the impulse transfer of one or more surface sound waves is mixed or homogenized. Analysedevice zur Durchführung eines Analyseverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit – einer Oberfläche, auf der zumindest in einem Meßbereich (6) fluoreszenzmarkierte erste Makromoleküle (4) gebunden sind und die zumindest teilweise mit einer die Fluoreszenz unterdrückenden Schicht (2) versehen ist, – wobei die ersten Makromoleküle (4) eine solche Sekundärstruktur aufweisen, daß ihre Fluoreszenz von der fluoreszenzunterdrückenden Schicht (2) unterdrückt wird, wenn die ersten Makromoleküle (4) keine spezifische Bindung mit zweiten Makromolekülen (5) eingegangen sind, und die Fluoreszenz nicht unterdrückt wird, wenn die ersten Makromoleküle (4) eine spezifische Bindung mit zweiten Makromolekülen (5) eingegangen sind.Analysis device for carrying out an analysis method according to one of claims 1 to 8, with - a surface on which at least in one measuring range ( 6 ) fluorescence-labeled first macromolecules ( 4 ) and which are at least partially coated with a layer that suppresses fluorescence ( 2 ) is provided, - the first macromolecules ( 4 ) have such a secondary structure that their fluorescence from the fluorescence-suppressing layer ( 2 ) is suppressed when the first macromolecules ( 4 ) no specific binding with second macromolecules ( 5 ) and the fluorescence is not suppressed when the first macromolecules ( 4 ) specific binding with second macromolecules ( 5 ) have been received. Analysedevice nach Anspruch 9, bei dem die Sekundärstruktur der ersten Makromoleküle (4) auf der Oberfläche (2) derart ist, daß die Fluoreszenzmarkierung an einem Ende der ersten Makromoleküle (4) vorgesehen ist, und die Bindung an der Oberfläche (2) an dem anderen Ende der ersten Makromoleküle (4) vorhanden ist, und die ersten Makromoleküle (4) haarnadelförmig vorliegen.Analysis device according to claim 9, wherein the secondary structure of the first macromolecules ( 4 ) on the surface ( 2 ) is such that the fluorescent label at one end of the first macromolecules ( 4 ) is provided, and the bond on the surface ( 2 ) at the other end of the first macromolecule ( 4 ) is present and the first macromolecules ( 4 ) hairpin-shaped. Analysedevice nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die fluoreszenzunterdrückende Schicht (2) Gold umfaßt.Analysis device according to one of claims 9 or 10, wherein the fluorescence-suppressing layer ( 2 ) Includes gold. Analysedevice nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die ersten Makromoleküle (4) DNA-Stränge umfassen.Analysis device according to one of Claims 9 to 11, in which the first macromolecules ( 4 ) Include strands of DNA. Analysedevice nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit mehreren Meßbereichen (6), die mit unterschiedlichen ersten Makromolekülen (4) funktionalisiert sind.Analysis device according to one of Claims 9 to 12, with a plurality of measuring ranges ( 6 ) with different first macromolecules ( 4 ) are functionalized. Analysedevice nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die fluoreszenzunterdrückende Schicht (2) auf einem piezoelektrischen Festkörper (1) oder einem Festkörper mit einer piezoelektrischen Oberfläche vorgesehen ist und zumindest ein Interdigitaltransducer (18) zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen auf der Oberfläche aufgebracht ist.Analysis device according to one of Claims 9 to 13, in which the fluorescence-suppressing layer ( 2 ) on a piezoelectric solid ( 1 ) or a solid body with a piezoelectric surface and at least one interdigital transducer ( 18 ) is applied to generate surface sound waves on the surface.
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