DE10329820B3 - Biochip with cells, target DNA and electrodes connected to switching transistors, employs thin film transistor technology and organic semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Bio-Chips mit mehreren DNA-Zellen bestehend aus elektrischen Leiterzügen, Elektroden für eine Sonden- und Ziel-DNA und Auswahltransistoren, wobei jeder Auswahltransistor mit einer Elektrode für die Sonden- und Ziel-DNA zusammengeschaltet ist.The The invention relates to bio-chips comprising a plurality of DNA cells electrical circuit traces, electrodes for one Probe and target DNA and selection transistors, each selection transistor with an electrode for the probe and target DNA is interconnected.
In
der
Durch die WO 01/81908 A1 ist ein Feldeffekttransistor zum Einsatz bei der DNA-Analyse bekannt, wobei sich mit einer Bewegung der DNA durch eine Öffnung im Feldeffekttransistor die elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors ändern. Dadurch ist ein sehr komplizierter Aufbau vorhanden. Weiterhin können nur DNA mit einem Querschnitt kleiner als der der Öffnung nachgewiesen werden. Auch im Querschnitt sehr kleine DNA können nur dann nachgewiesen werden, wenn sich diese in der Öffnung verkanten. Dadurch ist ein Einsatz sehr begrenzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Feldeffekttransistor aus einem Halbleitermaterial insbesondere Silizium besteht. Eine ökonomische Verwendung ist insbesondere bei einem Masseneinsatz nicht gegeben.By WO 01/81908 A1 is a field effect transistor for use in DNA analysis is known, which involves moving the DNA through an opening in the field effect transistor change the electrical properties of the field effect transistor. This is a very complicated structure available. Further only DNA with a cross-section smaller than that of the opening can be detected. Also in cross-section can be very small DNA only be detected if they tilt in the opening. As a result, use is very limited. Another disadvantage is in that the field effect transistor is made of a semiconductor material in particular silicon. An economical use is in particular not given in a mass deployment.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bio-Chips für DNA-Analysen so zu realisieren, dass ein einfacher und ökonomischer Aufbau gegeben ist.Of the The invention defined in claim 1 is based on the object Bio chips for DNA analysis to realize that given a simple and economical construction is.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.These The object is achieved with the features listed in claim 1.
Die erfindungsgemäßen Bio-Chips zeichnen sich insbesondere durch deren sehr einfachen und ökonomisch günstig zu realisierenden Aufbau aus.The Organic chips according to the invention characterized in particular by their very simple and economical Cheap to be realized construction.
Die DNA-Zellen der Bio-Chips sind Dünnfilmtransistoren als Auswahltransistoren mit Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA. Dazu sind erste Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA mit einer Transistorelektrode und die zweiten Elektroden mit einem Spannungspotential zusammengeschaltet. Die Bio-Chips sind mit Kontakten versehen, die lösbar mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar sind. Die Auswertung der Ziel-DNA basiert auf einer elektrischen Eigenschaftsänderung als elektrische Widerstandsänderung einer Sonden-DNA, die durch eine Reaktion mit der Ziel-DNA hervorgerufen wird. Über das Ansteuern des Auswahltransistors der DNA-Zelle wird der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden dieser DNA-Zelle gemessen.The DNA cells of the bio-chips are thin-film transistors as select transistors with electrodes for the probe and target DNA. These are first electrodes for the probe and target DNA with one transistor electrode and the second Electrodes connected together with a voltage potential. The organic chips are provided with contacts which are detachable with an evaluation device are connectable. The evaluation of the target DNA is based on an electrical property change as electrical resistance change a probe DNA caused by a reaction with the target DNA becomes. about the driving of the selection transistor of the DNA cell becomes the electrical Resistance measured between the electrodes of this DNA cell.
Die Dünnfilmtransistoren basieren insbesondere auf organischen Stoffen mit Polymeren. Vorteilhafterweise lassen sich derartige Bauelemente mit einfachen technologischen Verfahren zum Aufbringen von Schichten auf Trägermaterialien herstellen. Das sind insbesondere Druck- oder Spritztechniken. Im letzteren Fall können zum Beispiel auch Strahldrucker eingesetzt werden. Zum Drucken können unter anderem Schablonen- oder Siebdrucktechniken angewandt werden.The Thin-film transistors are based in particular on organic substances with polymers. advantageously, can such components with simple technological Produce process for applying layers on support materials. The are in particular printing or spraying techniques. In the latter case can For example, jet printers are used. For printing, among others Stencil or screen printing techniques are applied.
Damit können eine Vielzahl von DNA-Zellen auf einem Substrat als Bio-Chip ökonomisch günstig hergestellt werden.In order to can a variety of DNA cells on a substrate as a bio-chip economically cheaply manufactured become.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.advantageous Embodiments of the invention are in the claims 2 to 8 indicated.
Günstige Schichtfolgen für einen Dünnfilmtransistor der DNA-Zelle sind nach den Weiterbildungen der Patentansprüche 2 und 3 zum Einen Steuerelektrode, Isolator, Transistorelektroden und Halbleiter oder zum Anderen Halbleiter, Transistorelektroden, Isolator und Steuerelektrode besteht, wobei die Transistorelektroden mit dem Halbleiter elektrisch leitend verbunden sind.Cheap layer sequences for one Thin film transistor the DNA cell are according to the developments of the claims 2 and 3 for a control electrode, insulator, transistor electrodes and Semiconductor or semiconductor, transistor electrodes, insulator and control electrode, wherein the transistor electrodes with the semiconductor are electrically connected.
Vorteilhaft werden die DNA-Zellen aus Dünnfilmtransistoren und Elektroden auf dem Träger nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 in einer Matrix angeordnet und zusammengeschaltet. Dabei sind zum Einen Steuerelektroden und zum Anderen die Transistorelektroden, die nicht mit den ersten Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA zusammengeschaltet sind, spalten- und zeilenförmig verbunden.Advantageously, the DNA cells of thin-film transistors and electrodes on the support according to the embodiment of claim 4 in a Matrix arranged and interconnected. On the one hand, control electrodes and, on the other hand, the transistor electrodes, which are not interconnected with the first electrodes for the probe and target DNA, are connected in columns and in rows.
In Verbindung und in der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 sind dabei vorteilhafterweise Steuerelektroden zeilenweise mit einem Zeilendekoder und Transistorelektroden spaltenweise mit einem Spaltendekoder/Multiplexer verbunden.In Connection and in the development of claim 6 are here advantageously control electrodes line by line with a row decoder and transistor electrodes in columns with a column decoder / multiplexer connected.
Die zweiten Elektroden für die Sonden- und Ziel-DNA sind mit dem Bezugspotential zusammengeschaltet.The second electrodes for the probe and target DNA are interconnected to the reference potential.
Der so ausgebildete Bio-Chip ist ein kompaktes System zur Analyse von DNA, wobei über die bekannten Technologien zum Aufbringen von Schichten auf einem Träger eine Vielzahl von DNA-Zellen realisierbar sind.Of the so-formed bio-chip is a compact system for analysis of DNA, being over the known technologies for applying layers on one carrier a variety of DNA cells are feasible.
Damit kann vorteilhafterweise ein großer Bio-Chip realisiert werden, wobei die Auswertung vieler Sonden-Zielreaktionen durch eine Impedanzmessung möglich ist. Die Fläche einer DNA-Zelle wird hauptsächlich durch die Pads für die Sonden- und Ziel-DNA bestimmt. Die elektronischen Bauelemente einschließlich deren Verbindungen nehmen nur einen kleinen Teil der Fläche ein. Damit können kostengünstige Einwegprodukte als Bio-Chips bereitgestellt werden.In order to can advantageously be a big bio-chip be realized, the evaluation of many probe target reactions possible through an impedance measurement is. The area a DNA cell becomes major through the pads for determines the probe and target DNA. The electronic components including their connections occupy only a small part of the area. This can be inexpensive disposable products be provided as organic chips.
Günstigerweise sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 die Dünnfilmtransistoren selbst die Kreuzungen der matrixförmig angeordneten Auswahltransistoren auf dem Substrat.conveniently, are according to the embodiment of claim 5, the thin-film transistors themselves the intersections of the matrix arranged selection transistors on the substrate.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass für den Bio-Chip nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 sowohl starre als auch flexible Träger aus den unterschiedlichsten Stoffen eingesetzt werden können. Das sind zum Beispiel Glas, Keramik, Kunststoff oder Papier. Derartige Stoffe sind ökonomisch günstig herstellbar.One Another significant advantage is that for the bio-chip according to the embodiment of claim 7 both rigid and flexible carrier can be used from a variety of materials. The are for example glass, ceramics, plastic or paper. such Fabrics are economical Cheap produced.
Günstige Schichten sind nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 als Transistorelektroden, Leiterzüge, Kontakte und Elektroden aus einem Metall und/oder einem leitfähigem Polymer, als Halbleiter aus einem entweder organischem Polymer oder Oligomer oder unvernetztem Monomer und als Isolatoren aus einem Polymer.Cheap layers are according to the embodiment of claim 8 as transistor electrodes, Conductor lines, Contacts and electrodes of a metal and / or a conductive polymer, as a semiconductor of either an organic polymer or oligomer or uncrosslinked monomer and as insulators of a polymer.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen prinzipiell dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.One embodiment the invention is shown in principle in the drawings and will be closer in the following described.
Es zeigen jeweils in einer prinzipiellen Darstellung:It each show in a schematic representation:
Mehrere
DNA-Zellen
Die
Die
DNA-Zellen
Die
Bestandteile der DNA-Zelle
Bei
jeder DNA-Zelle
Die
Dünnfilmtransistoren
können
als bekannte Bottom-Gate- oder Top-Gate-Transistoren realisiert
sein. Prinzipiell sind bei einem Bottom-Gate-Transistor eine Schichtfolge
Steuerelektrode (G), Isolator
Die
Elektroden (P1, P2) sind eng beabstandet auf dem Substrat
Die
DNA-Zellen
In
einer Ausführungsform
des Ausführungsbeispiels
ist ein Zeilendekoder
Als
Auswerteeinrichtungen werden vorteilhafterweise ein Computer, ein
Mikrocontroller oder eine programmierbare Logik eingesetzt. Damit
besteht ein DNA-Analysesystem im wesentlichen aus Bio-Chips mit
mehreren DNA-Zellen
Claims (8)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007034437A2 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A micro-fluidic device based upon active matrix principles |
EP1808692A1 (en) * | 2006-01-13 | 2007-07-18 | Seiko Epson Corporation | Biochip, biosensor and inspection system |
WO2008000238A2 (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | M2P-Labs Gmbh | Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array |
EP1974816A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated microfluidic device with integrated circuit |
EP1974815A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated micofluidic device with sensing and control circuits |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001081908A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Eagle Research & Development, Llc | Field effect transistor device for ultra-fast nucleic acid sequencing |
DE19940647C2 (en) * | 1999-08-26 | 2002-11-28 | November Ag Molekulare Medizin | Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid |
-
2003
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19940647C2 (en) * | 1999-08-26 | 2002-11-28 | November Ag Molekulare Medizin | Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid |
WO2001081908A1 (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-01 | Eagle Research & Development, Llc | Field effect transistor device for ultra-fast nucleic acid sequencing |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007034437A2 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A micro-fluidic device based upon active matrix principles |
WO2007034374A2 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A micro-fluidic device based upon active matrix principles |
WO2007034437A3 (en) * | 2005-09-23 | 2007-07-05 | Koninkl Philips Electronics Nv | A micro-fluidic device based upon active matrix principles |
WO2007034374A3 (en) * | 2005-09-23 | 2007-09-07 | Koninkl Philips Electronics Nv | A micro-fluidic device based upon active matrix principles |
EP1808692A1 (en) * | 2006-01-13 | 2007-07-18 | Seiko Epson Corporation | Biochip, biosensor and inspection system |
US7833396B2 (en) | 2006-01-13 | 2010-11-16 | Seiko Epson Corporation | Biochip, biosensor and inspection system |
WO2008000238A3 (en) * | 2006-06-28 | 2008-06-19 | M2P Labs Gmbh | Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array |
WO2008000238A2 (en) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | M2P-Labs Gmbh | Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array |
US8932544B2 (en) | 2006-06-28 | 2015-01-13 | M2P-Labs Gmbh | Microreactor array, device comprising a microreactor array, and method for using a microreactor array |
EP1974816A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated microfluidic device with integrated circuit |
EP1974815A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated micofluidic device with sensing and control circuits |
WO2008117194A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated microfluidic device with sensing and control circuits |
WO2008117209A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Integrated microfluidic device with integrated circuit |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120103 |