DE202006009728U1

DE202006009728U1 - Mikroarray-Anordnung, die eine mikroporöse Membran und eine spezifische Inkubationskammeranordnung umfaßt

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Publication number: DE202006009728U1
Application number: DE202006009728U
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2016-06-23

Abstract

Eine Mikroarray-Anordnung, die zur Durchführung einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Hybridisierungsreaktion angepasst ist, und eine mikroporöse Membran (10) mit einer Mehrzahl verschiedener Analyt-spezifischer Einfangmoleküle, die in einem Mikroarray-Format gebunden sind, umfasst, wobei die Membran in einer Inkubationskammer angeordnet ist, wobei die Anordnung weiter umfasst:
einen Aufnahmebehälter (20) zur Aufnahme der mikroporösen Membran,
ein Abdichtungsmittel (30) zum im Wesentlichen Einkapseln der Membran gegenüber dem Aufnahmebehälter, so dass die Membran zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt ist,
mindestens eine Einlassöffnung (40) zum Zuführen eines Fluids zu einem ersten Hohlraum (41), der an ein erstes Ende der Membran angrenzt, und
einen zweiten Hohlraum (42), der an einem im Wesentlichen gegenüber liegenden zweiten Ende der Membran angeordnet ist, wodurch ein Fluid von dem ersten zu dem zweiten Hohlraum lateral durch die Membran fließen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikroarray-Anordnung, die zur Durchführung einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Hybridisierungsreaktion angepasst ist, und eine mikroporöse Membran umfasst, die eine Mehrzahl verschiedener Analytspezifischer Einfangmoleküle aufweist, die in einem Mikroarray-Format gebunden sind, wobei die Membran in einer spezifischen Hybridisierungs- oder Inkubationskammeranordnung angeordnet ist. Die Hybridisierungskammer ermöglicht zusammen mit der Mikroarray-strukturierten Membran durch Zentrifugation oder Kapillarkräfte oder Luftdruck oder andere Mittel eine schnelle laterale Strömung einer zu analysierenden Probenlösung der Membran, mit der ein Spotting durchgeführt worden ist. Ferner erleichtert die erfindungsgemäße Mikroarray-Anordnung einen schnellen Kontakt zwischen den verschiedenen Reagenzien durch Konvektion und vermindert folglich die Inkubationszeit von mehreren Stunden auf wenige Minuten beträchtlich. Sie ermöglicht durch eine bessere Nutzung auch die Verwendung einer geringeren Probenmenge.
Eine Anzahl neuerer Studien hat das große Potenzial von Mikroarray-konfigurierten Chips wie z.B. Protein-Chips oder DNA-Chips gezeigt. Insbesondere werden Protein-Mikroarrays oder -Chips in Forschungslaboratorien immer populärer. Wie die DNA-Chips sind die Protein-Chips so gestaltet, dass sie ein hochparalleles Testen ermöglichen.
DNA- und Protein-Chips sind gewöhnlich aus einem nahezu in der Standardform vorliegenden Mikroskop-Glasobjektträger zusammengesetzt, der manchmal eine spezifische Oberflächenbehandlung aufweist. Auf einem solchen Objektträger sind hunderte bis tausende verschiedene DNA-Stränge oder Proteine oder andere biologische oder reaktive Moleküle fixiert, die sich präzise in einer Ansammlung separater winziger Zonen auf der Objektträgeroberfläche, d.h. in einem Mikroarray-Format, befinden. Diese Moleküle werden gewöhnlich unter Verwendung einer Standard-Arrayer-Ausrüstung, mit der winzige Tropfen in einem präzisen Muster auf die Objektträgeroberfläche abgegeben werden können, einem Spotting unterworfen. Sobald die verschiedenen Molekülspezies auf dem Objektträger immobilisiert sind, ist der Mikroarray gebrauchsfertig.
Das Verfahren der Verwendung eines Mikroarrays kann in die folgenden Hauptschritte zusammengefasst werden. Der erste Schritt besteht darin, den Mikroarray mit der zu testenden flüssigen Probe in Kontakt zu bringen. Dabei handelt es sich um den Reaktionsschritt oder Hybridisierungsschritt, bei dem die in der Probe vorliegenden Moleküle mit den an der Objektträgeroberfläche gebundenen Molekülen, den so genannten Einfangmolekülen, reagieren. Diese Reaktion zwischen den verschiedenen Spezies erfordert eine gewisse Zeit. Folglich wird die Probe normalerweise für einige Stunden mit dem Objektträger in Kontakt belassen oder inkubiert. Dieser Schritt wird auch als Inkubationsschritt bezeichnet. Der letzte Schritt besteht darin, die Oberfläche des Objektträgers auszulesen, um zu erfassen, wo eine Reaktion zwischen den Probenmolekülen und den immobilisierten Molekülen stattgefunden hat. Dies wird gewöhnlich mit einem Scanner durchgeführt, der z.B. ein Fluoreszenzsignal auslesen kann, jedoch stehen auch andere Erfassungsverfahren zur Verfügung.
Es gibt selbstverständlich einige Zwischenschritte abhängig davon, wie die Marker, die von dem Scanner ausgelesen werden, eingeführt werden. Die Probenmoleküle können im Vorhinein mit einem Marker versehen werden. In diesem Fall kann der Objektträger unmittelbar nach dem Inkubationsschritt und einem anschließenden Spülschritt direkt von dem Scanner ausgelesen werden. Wenn die Probe nicht im Vorhinein mit einem Marker versehen wird, kann ein weiterer Inkubationsschritt mit einem markierten Molekül durchgeführt werden, das den immobilisierten Komplex genau erkennt, der aus einem Probenmolekül und einem Einfangmolekül des Mikroarrays aufgebaut ist.
Der Hybridisierungs- oder Reaktionsschritt wird im Allgemeinen mit einer spezifischen Vorrichtung durchgeführt, die als Hybridisierungskammer bezeichnet wird. Heutzutage gibt es verschiedene Kammermodelle, die ihre Ziele alle durch die Erzeugung eines kleinen Hohlraumvolumens auf der reaktiven Oberfläche des Objektträgers erreichen. Die Probe kann in diese Kammer eingebracht werden und die gesamte Anordnung aus Objektträger und Kammer kann unter Schütteln für eine bestimmte Zeit inkubiert werden. Einige dieser Kammern sind so gestaltet, dass der gesamte Objektträger darin angeordnet wird und einige andere sind kleine Kunststoffvorrichtungen mit Haftmitteln, die genau auf der Oberseite des Objektträgers angeordnet sind. Die Hauptbehinderung dieses Hybridisierungsschritts ist jedoch die lange Inkubationszeit, die das gesamte Testverfahren beträchtlich verlangsamt. Deshalb variiert die von den Herstellern von Mikroarrays empfohlene Inkubationszeit von wenigen Stunden bis zu einer Inkubation über Nacht. Diese lange Reaktionskinetik ist auf die langsame Diffusion des Probenmoleküls zurückzuführen, die erforderlich ist, um mit den immobilisierten Einfangmolekülen in Kontakt zu kommen. Das Probenvolumen, das üblicherweise 100 μl bis 1 ml beträgt, liegt auf der Oberseite des Objektträgers als dicker Flüssigkeitsfilm vor. Die Höhe der Flüssigkeitsprobe in der Inkubationskammer ist verglichen mit der Molekülgröße und insbesondere verglichen mit der geringen Diffusionsgeschwindigkeit von Molekülen in einer Flüssigkeit ziemlich groß und beträgt 0,2 bis 2 mm oder mehr. So erfordert es gewöhnlich mehrere Stunden, um sicherzustellen, dass die meisten Probenmoleküle eine Gelegenheit hatten, sich nahe an jedem der immobilisierten Reagenzien vorbeizubewegen, und eine Gelegenheit zum Reagieren und Hybridisieren haben.
Schütteln unterstützt bei der Verminderung der Inkubationszeit, jedoch nicht signifikant, da sich übliche Schüttelvorrichtungen nur in 2D-Richtungen bewegen und keine turbulente Strömung an der flachen Oberfläche des Objektträgers erzeugen können. Folglich ist dieses Problem insbesondere für Mikroarrays spezifisch, da es bei den meisten anderen Testformaten möglich ist, durch ein korrektes Schütteln einen besseren Konvektionsfluss zu erhalten, durch den die beiden Molekülspezies rasch in Kontakt gebracht werden. Beispielsweise werden in den meisten großen klinischen Analysevorrichtungen die Reaktion und die Inkubation in einer Flüssig-flüssig-Phase durchgeführt, die durch Schütteln ein besseres Mischen der verschiedenen Reagenzien ermöglicht. In einigen anderen Tests, bei denen auch ein Festphasensubstrat verwendet wird, ermöglicht die Form der Festphase eine rasche Konvektion.
Bei den meisten der gegenwärtigen Protein-Chip-Gestaltungen wurde der gleiche Ansatz verfolgt wie bei der Entwicklung von DNA-Mikroarrays, d.h. das Aufdrucken von Flecken Spots mit Einfangmolekülen auf einem Glasobjektträger und Durchführen einer Inkubation und Schütteln. Dieser Ansatz kann für Studien zur Untersuchung der Protein-Genom-Wechselwirkungen aufgrund der sehr starken Diffusionsbeschränkung der Proteinhybridisierung und der weniger idealen Substrateigenschaften zum Binden von Einfangmolekülen sehr problematisch sein. Insbesondere werden bei Mikroarrays, die auf eine feste Oberfläche gedruckt sind, die Reaktionen und die Hybridisierung zwischen Analyten und den immobilisierten Einfangmolekülen durch Schütteln durchgeführt, wobei die Reaktionen und die Hybridisierung durch die langsame Diffusion von Analyten über die Grenzschicht an der Flüssig-fest-Grenzfläche beschränkt sind, d.h. die Reaktion ist diffusionsbeschränkt. Da Proteine nicht amplifiziert werden können, ist diese Beschränkung für Protein-Chips sehr viel stärker als für DNA-Chips.
Bei den gegebenen fundamentalen Unterschieden zwischen Proteinen und Nukleotiden ist ein Glasobjektträger für die Proteinimmobilisierung nicht optimal. Im Gegensatz zu der linearen Struktur von Oligonukleotiden weisen Proteine komplexe dreidimensionale Konformationen auf und jedwede stärkere Abweichung von der nativen Konformation kann die normalen Funktionen des Proteinmoleküls verändern. Daher ist ein Hauptproblem bezüglich herkömmlicher Protein-Chips, ob Einfangmoleküle (z.B. Antikörper) nach dem Binden an die hydrophobe Objektträgeroberfläche ihre normalen Funktionen beibehalten werden. Ein weiteres Hauptproblem besteht darin, dass DNA-DNA- und Protein-Protein-Wechselwirkungen sehr stark verschiedenen Affinitäten und spezifische Eigenschaften aufweisen. DNA-DNA-Wechselwirkungen finden durch eine Long-range-Basenpaarung statt und weisen viel geringere Dissoziationsgeschwindigkeiten, eine viel höhere Affinität und eine viel bessere Spezifität auf als Protein-Protein-Wechselwirkungen, die auf lokalen Übereinstimmungen der Konformation beruhen. Folglich erfordern Protein-Mikroarrays entweder eine hohe Konzentration von Analyten oder eine hohe Oberflächenkonzentration der Einfangmoleküle. Anders als DNA können Proteinproben nicht amplifiziert werden, so dass der einzige praktische Ansatz darin besteht, die Menge der auf der Oberfläche immobilisierten Einfangmoleküle zu erhöhen. Daher sollten die Substrate für Protein-Chips ein hohes Protein-Bindungsvermögen aufweisen. Eine hohe Oberflächenkonzentration von Einfangmolekülen führt jedoch zwangsläufig zu einer stärkeren Diffusionsbeschränkung und einer langsameren Hybridisierungskinetik.
Demgemäß ist die Inkubationszeit mit Proteinen, die verglichen mit Nukleinsäuren eine geringere Affinität untereinander aufweisen, sogar noch länger. Folglich müssen Proteine sehr nahe zueinander gebracht werden, um aneinander binden zu können.
Folglich ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe die Bereitstellung einer entsprechenden Mikroarray-Anordnung, die eine verkürzte Hybridisierungs- bzw. Inkubationszeit ermöglicht, und zwar insbesondere dann, wenn sie als Protein-Mikroarray ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen dargelegten Ausführungsformen gelöst.
Insbesondere wird eine Mikroarray-Anordnung bereitgestellt, die zur Durchführung einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Hybridisierungsreaktion angepasst ist, und eine mikroporöse Membran mit einer Mehrzahl verschiedener Analyt-spezifischer Einfangmoleküle, die in einem Mikroarray-Format gebunden sind, umfasst, wobei die Membran in einer Inkubationskammer angeordnet ist, wobei die Anordnung weiter umfasst:
einen Aufnahmebehälter zur Aufnahme der mikroporösen Membran,
ein Abdichtungsmittel zum im Wesentlichen Einkapseln der Membran gegenüber dem Aufnahmebehälter, so dass die Membran zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt ist,
mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen eines Fluids zu einem ersten Hohlraum, der an ein erstes Ende der Membran angrenzt, und
einen zweiten Hohlraum, der an einem im Wesentlichen gegenüber liegenden zweiten Ende der Membran angeordnet ist, wodurch ein Fluid von dem ersten zu dem zweiten Hohlraum lateral durch die Membran fließen kann.
Die erfindungsgemäße Mikroarray-Anordnung umfasst eine mikroporöse Membran, die in einer Inkubations- bzw. Hybridisierungskammer angeordnet ist, die ein laterales Fließen der zu testenden oder zu analysierenden Probe durch die Membran ermöglicht, wo die verschiedenen, mittels Spotting aufgebrachten Moleküle (Einfangmoleküle) immobilisiert sind. Der laterale Fluss wird vorzugsweise anstatt einer einfachen Kapillarität durch eine Zentrifugalkraft oder einen Luftdruck erzeugt. Wenn in dem zweiten Hohlraum jedoch eine Adsorptionsmittellage bereitgestellt ist, können auch Kapillarkräfte eingesetzt werden, um das laterale Fließen der zu testenden Probe zu erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Mikroarray-Anordnung ferner mindestens eine Auslassöffnung zum Belüften und zum Austragen des Fluids, wobei die mindestens eine Auslassöffnung vorzugsweise in einer Fluidverbindung mit dem zweiten Hohlraum angeordnet ist.
Das Abdichtungsmittel umfasst gewöhnlich ein Abdeckungselement, das mit der oberen Fläche der Membran in Kontakt treten kann. Vorzugsweise ist das Abdeckungselement aus einer Kunststoffplatten-artigen Lage ausgebildet, die mehr bevorzugt aus Silikon hergestellt ist. Darüber hinaus umfasst das Abdichtungsmittel ferner ein Halteelement zum direkten oder indirekten Drücken des Abdeckungselements gegen die obere Fläche der Membran. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Halteelement die mindestens eine Einlassöffnung und/oder die mindestens eine Auslassöffnung. Ferner kann das Abdichtungsmittel Verriegelungsmittel zum Befestigen des Abdichtungsmittels an dem Aufnahmebehälter umfassen, wobei die Membran dazwischen angeordnet ist.
Der Aufnahmebehälter umfasst gewöhnlich eine Aussparung zur Aufnahme der mikroporösen Membran, bei der eine Mehrzahl verschiedener Analyt-spezifischer Einfangmoleküle in einem Mikroarray-Format immobilisiert ist. Insbesondere überschreitet die Aussparung mindestens teilweise die Abmessungen der Membran, so dass der erste und der zweite Hohlraum gebildet werden. Der Aufnahmebehälter kann z.B. ein Mikroarray-Objektträger sein, der die Standardabmessungen eines Mikroskop-Glas- oder Kunststoffobjektträgers aufweist, d.h. 25 mm × 75 mm × 1 mm dick. Der Objektträger ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und weist eine Zone mit einer geringeren Dicke auf. Diese Zone entspricht dem Spottingbereich, im Allgemeinen einem Rechteck von 23 mm × 50 mm oder weniger. Die mikroporöse Membran wird gewöhnlich derart an dieser Stelle angeordnet, dass sich die Oberfläche der Membran auf der gleichen Höhe befindet wie der Rest des Objektträgers. Diese Zone, die aus der Oberfläche des Objektträgers entfernt wurde, dient als Ausgleich für die Dicke der Membran, die gewöhnlich 10 μm bis 200 μm beträgt, so dass der verwendete Scanner auf der gleichen Höhe fokussieren kann. Die Membran kann auf dem Aufnahmebehälter mit jedwedem gebräuchlichen Mittel wie z.B. Haftmitteln, durch Lösungsmittelbinden, Versiegeln mit Energiezufuhr, mittels Zweistufen-Spritzgießen oder anderen Mitteln fixiert werden.
Die erfindungsgemäße Mikroarray-Anordnung kann ferner eine Gehäusevorrichtung umfassen, die zum Zusammenhalten des Abdichtungsmittels und des Aufnahmebehälters angepasst ist, so dass die Membran zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt ist. Insbesondere kann die Gehäusevorrichtung ein Basiselement zum Aufnehmen des Aufnahmebehälters und mindestens ein Hebelelement umfassen, das drehbar an dem Basiselement angeordnet ist, so dass der Aufnahmebehälter, die Membran und das Abdichtungsmittel mindestens teilweise zwischen dem Basiselement und dem Hebelelement gehalten sind.
Typischerweise ist die erfindungsgemäße Mikroarray-Anordnung so konfiguriert, dass sie innerhalb einer Zentrifuge betrieben wird, wodurch ein laterales Fließen der Flüssigkeit von dem ersten Hohlraum zu dem zweiten Hohlraum durch die Membran verur sacht wird. Folglich umfasst die erfindungsgemäße Mikroarray-Anordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ferner Druckausübungsmittel zum direkten oder indirekten Ausüben einer Kraft oder eines Drucks auf das Abdichtungsmittel und/oder den Aufnahmebehälter, wobei die Richtung der Kraft oder des Drucks vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Breitenrichtung der Membran ist. Die Druckausübungsmittel können direkt oder indirekt auf dem Abdichtungsmittel und/oder dem Aufnahmebehälter bereitgestellt sein und vorzugsweise eine sich verjüngende Konfiguration aufweisen, insbesondere eine keilförmige Konfiguration.
In einer anderen Ausführungsform der Mikroarray-Anordnung ist die Hybridisierungskammer als einfachere Konstruktion gestaltet, bei der ein erster Hohlraum an einem Ende der Membran mit einem Abdichtungsmittel ausgestattet ist, das aus jedwedem verfügbaren Mittel wie z.B. O-Ringen oder einem Weichkunststoff-Polymerrand zusammengesetzt ist, um ein Überfließen der Probe auf die Oberfläche der Membran zu vermeiden, und ein zweiter Hohlraum an dem anderen Ende der Membran bereitgestellt ist. Dieser zweite Hohlraum enthält eine Absorptionsmittellage, die aus Papier, Glasfasern oder einem Vlies oder anderen porösen Medien hergestellt sein kann und absorbierende Chemikalien wie z.B. Hydrogele oder andere Chemikalien aufweisen kann. Diese Lage ist mit der Membran in Kontakt. Wenn die Probe in den ersten Hohlraum eingebracht wird, wird die Flüssigkeit in die Membran gezogen und durch die Kapillarkräfte der Membran und dann der Absorptionsmittellage durch die Membran fließen. Um jedwedes Überfließen in den ersten Hohlraum zu vermeiden, kann dieser Hohlraum auch eine Probenlage mit einer niedrigeren Kapillarkraft als die gegenüber liegende Absorptionsmittellage enthalten. Die Probe kann dann direkt auf diese Lage abgegeben werden. Diese Anordnung ermöglicht auch einen schnelleren Reaktionsschritt mittels Konvektion, jedoch ohne jegliche Geräte. Da kein Druck ausgeübt wird, kann die Kammer mit einfacheren Mitteln wie z.B. weichen Haftmitteln oder anderen Mitteln einfach auf dem Objektträger fixiert werden. Demgemäß werden auch in dieser Ausführungsform eine Hybridisierungskammer und eine Membranarray-Anordnung eingesetzt, die derart aufgebaut ist, dass die Probe ebenfalls von einem Ende zum anderen Ende lateral durch die Membran fließt. Die bewegende Kraft ist jedoch keine Zentrifugalkraft oder Luft, sondern nur die Kapillarkraft einer Absorptionsmittellage, die an dem gegenüber liegenden Ende, d.h. dem zweiten Hohlraum, positioniert ist.
Die Analyt-spezifischen Einfangmoleküle, die auf der mikroporösen Membran immobilisiert sind, sind typischerweise Proteine, wie z.B. Antikörper oder Peptide oder Nuklein säuren, vorzugsweise Proteine. Der Analyt ist ein Protein, wie z.B. ein Antikörper oder ein Antigen, das von einer Probe von Zelllysat oder von Körperflüssigkeit erhalten worden ist.
Der Begriff „Hybridisierung" wird gewöhnlich verwendet, um nur die Reaktion zwischen zwei Nukleinsäuresträngen zu beschreiben, jedoch wird dieser Begriff heutzutage und auch in der vorliegenden Erfindung allgemeiner für die Erkennungsreaktion zwischen zwei Molekülen, insbesondere Proteinen, auf der Mikroarray-Anordnung verwendet.
Das Material der mikroporösen Membran, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unterliegt keinerlei Beschränkung, so lange es zur Verwendung in solchen Mikroarrays geeignet ist. Die Membran kann z.B. aus PVDF oder PES oder Polyamid oder jedweden anderen Polymeren hergestellt sein, die zur Bildung einer mikroporösen Membran fähig sind. Gewöhnlich ist die Membran jedoch aus Cellulosenitrat, Celluloseacetat oder Gemischen davon hergestellt. Solche Membranen des Cellulosetyps sind bekannt. In einem gebräuchlichen Herstellungsverfahren zur Herstellung von Cellulosenitrat ersetzen Nitratgruppen die Hydroxylreste an jeder Zuckereinheit durch Behandeln mit Salpetersäure. In einem gebräuchlichen Herstellungsverfahren zur Herstellung von Celluloseacetat ersetzen Estergruppen die Hydroxylreste an jeder Zuckereinheit durch eine Behandlung mit Essigsäure. Nitrocellulose bezieht sich allgemein auf ein Gemisch aus Cellulosenitrat und Celluloseacetat. In manchen Ausführungsformen bezieht sich Nitrozellulose auf ein Gemisch aus etwa 90 % Cellulosenitrat und etwa 10 Celluloseacetat. Trockene Nitrocellulose ist in organischen Lösungsmitteln unter Bildung eines Lacks leicht löslich. Das Verdampfen der Lösungsmittel führt zu einer Abscheidung des Polymers als dünner Film. Poren können in den Film eingeführt werden, um eine mikroporöse Membran zu erzeugen, und zwar durch Einbeziehen eines nicht-Lösungsmittels wie z.B. Wasser in den Lack. Die Porenbildung kann sich aus der unterschiedlichen Verdampfung des Lösungsmittels und des nicht-Lösungsmittels ergeben. Folglich können die Porosität und die Porengröße durch die Menge des nicht-Lösungsmittels in dem Lack einfach gesteuert werden. Der resultierende Film ist eine dreidimensionale, stark poröse Struktur. Die Membran kann auch eine Oberflächenmodifizierung aufweisen, um ein spezifisches Binden der mittels Spotting aufgebrachten Moleküle zu ermöglichen.
Die Zugabe eines grenzflächenaktiven Mittels während des Gießvorgangs ermöglicht ein Abscheiden von Molekülen in wässrigen Puffern. Die am gebräuchlichsten verwen deten grenzflächenaktiven Mittel sind anionische Detergenzien wie z.B. Natriumdodecylsulfat (SDS) oder Triton X100. Die Immobilisierung von Analyten kann typischerweise durch Trocknen erreicht werden. Gewöhnlich weisen die Mikroporen der mikroporösen Membran einen Durchmesser zwischen 0,05 und 10 μm auf. Typischerweise können die Mikroporen zwischen etwa 0,2 und 5 μm groß sein.
Die Figuren zeigen:
Die 1 zeigt die Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung.
Die 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung, wenn sie in einem Zentrifugenröhrchen installiert ist.
Die 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung, wenn sie für einen Luftdruckbetrieb angepasst ist.
Die 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung.
Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung.
Im Folgenden werden die in den beigefügten Figuren veranschaulichten Ausführungsformen weiter erläutert, ohne jedoch auf diese Ausführungsformen beschränkt zu sein.
Die 1(A) bis 1(G) veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung. In der oberen Ansicht, die als 1(A) dargestellt ist, wird ein Mikroarray-Objektträger, der typischerweise die Standardabmessungen eines Mikroskop-Glas- oder Kunststoffobjektträgers aufweist, d.h. 25 mm × 75 mm × 1 mm dick, als Aufnahmebehälter (20) verwendet. Darauf ist ferner eine Schreibzone (15) angeordnet. Der Objektträger (20) kann vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt sein und weist eine Zone mit einer geringeren Dicke auf. Diese Zone entspricht dem Spottingbereich und ist im Allgemeinen ein Rechteck mit z.B. 23 mm × 50 mm oder weniger. Eine mikroporöse Membran (10), vorzugsweise eine schwarze Nitrocellulose, ist an dieser Stelle derart angeordnet, dass die obere Fläche (11) der Membran (10) auf der gleichen Höhe liegt wie der Rest des Objektträgers. Die Membran (10) kann mit normalen Mitteln wie z.B. Haftmitteln oder einem Doppelband oder durch Lösungsmittelbinden oder Wärme- oder Ultraschallversiegeln oder auch Zweistufen-Spritzgießen an der Kunststoffoberfläche fixiert werden. Der Aufnahmebehälter, d.h. der Mikroarray-Objektträger (20), weist zwei Aussparungen (41, 42) bzw. der Mikroarray-Objektträger (20), weist zwei Aussparungen (41, 42) bzw. Neigungen auf, um bei der Positionierung der Membran während des Zusammenbaus zu unterstützen, vgl. die in der 1(B) angegebene Seitenansicht. Diese beiden Aussparungen (41, 42) erzeugen auch zwei Hohlräume (41', 42') für den zu testenden Analyten.
Neben dem Aufnahmebehälter, wie z.B. dem vorstehend beschriebenen Mikroarray-Objektträger (20), und der Membran (10) selbst wird die Inkubations- oder Hybridisierungskammer durch Anordnen von Abdichtungsmitteln (30) für ein wesentliches Einkapseln der Membran gegenüber dem Aufnahmebehälter gebildet, so dass die Membran zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt wird, vgl. die 1(C). Dieses Abdichtungsmittel (30) umfasst ein Abdeckungselement (31), bei dem es sich vorzugsweise um eine Weichkunststofflage, wie z.B. Silikon, handelt, und das die Membran dicht bedecken kann. Dieses Abdeckungselement (31) verhindert das Fließen von Flüssigkeit über die Oberfläche der Membran und führt stattdessen dazu, dass die Flüssigkeit lateral innerhalb der Membranstruktur fließt. Als zweiten Teil umfasst das Abdichtungsmittel (30) ein starreres Halteelement (32) zum direkten oder indirekten Drücken des Abdeckungselements gegen die obere Fläche der Membran. Das Halteelement (32) ist auf der Oberseite des Abdeckungselements (31) angeordnet und umfasst eine Einlassöffnung (40) und eine Auslassöffnung (50), so dass ein Zugang zu den beiden Endhohlräumen (41, 42) vorhanden ist, vgl. die 1(D). Der erste und der zweite Hohlraum (41, 42) sind durch Aussparungen des Aufnahmebehälters ausgebildet, da diese Aussparungen (41', 42') teilweise die Abmessungen der Membran überschreiten.
Der Mikroarray kann ferner eine Gehäusevorrichtung (60) umfassen, die angepasst ist, das Abdichtungsmittel (30) und den Aufnahmebehälter (20) zusammenzuhalten, so dass die Membran (10) zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt wird. Insbesondere kann, wie es in der 1(E) gezeigt ist, die Gehäusevorrichtung (60) ein Basiselement (61) zum Aufnehmen des Aufnahmebehälters und mindestens ein Hebelelement (62) umfassen, das drehbar an dem Basiselement angeordnet ist, so dass der Aufnahmebehälter, die Membran und das Abdichtungselement mindestens teilweise zwischen dem Basiselement und dem Hebelelement gehalten sind. Die Gehäusevorrichtung kann eine Metall- oder Kunststoffkonstruktion sein.
Sobald diese Mikroarray-Anordnung mit ihrer lateralen Inkubationskammer vervollständigt worden ist, ist das nachfolgende Verfahren einfach. Die Probe wird durch die Ein lassöffnung (40) in dem ersten Hohlraum (41) angeordnet, vgl. die 1(F). Die Öffnung wird verschlossen und die gesamte Anordnung wird z.B. in ein Zentrifugenröhrchen eingebracht. Während der Zentrifugation wird die Probe dazu gezwungen, sich lateral durch die Membran zu dem gegenüber liegenden zweiten Hohlraum (42) zu bewegen, vgl. die 1(G). Dabei wird die Probe durch die gesamte innere Oberfläche der Membran fließen, einschließlich auch der oberen Fläche, wo die immobilisierten Reagenzien konzentrierter sind. Abhängig von der Porengröße der Membran und von der Zentrifugalkraft kann die gesamte Zentrifugationszeit, bis die gesamte Probe zu dem zweiten Hohlraum (42) der Kammer geflossen ist, nur wenige Minuten betragen. Zur Erhöhung der Anzahl der Reaktionsereignisse und somit zur Verstärkung des Signals kann dieser Vorgang einfach wiederholt werden. Ein zweiter Zentrifugendurchlauf kann einfach durch Umkehren der Objektträgeranordnung durchgeführt werden. Dies kann schnell mehrmals wiederholt werden.
Die Gehäusevorrichtung kann so gestaltet werden, dass der zum Schließen der Kammer auf den Objektträger und die Membran ausgeübte Druck proportional mit der Zentrifugalkraft zunimmt. Wenn das Zentrifugenröhrchen, in dem diese Anordnung positioniert ist, konisch ist, dann kann auch diese Gehäusevorrichtung konisch sein, vgl. die 2. In der 2 umfasst die Gehäusevorrichtung ferner Druckausübungsmittel (70), die auf beiden Seiten der Gehäusevorrichtung bereitgestellt sind und eine keilförmige Konfiguration aufweisen. Wenn eine solche Mikroarray-Anordnung einer Zentrifugation unterworfen wird, werden diese Druckausübungsmittel den Schließdruck erhöhen, wenn die Zentrifugalkraft die Anordnung weiter in das konische Zentrifugenröhrchen drückt.
Das Abdeckungselement, das Halteelement und die Gehäusevorrichtung können auf dem Objektträger fixiert werden, sobald die Membran mittels Spotting behandelt worden ist. Die Mikroarray-Anordnung ist dann gebrauchsfertig, wenn sie an Kunden ausgeliefert wird. Durch das Auswählen spezifischer Kunststoffmaterialien kann sowohl das Abdeckungselement als auch das Halteelement an Ort und Stelle belassen werden, wenn der Scan-Schritt durchgeführt wird.
Eine weitere Ausführungsform, die angepasst ist, einem Luftdruck ausgesetzt zu werden, um das laterale Fließen einer Analytlösung durch die mittels Spotting behandelte Membran der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist in der 3 veranschaulicht. Die zum Drücken der Probe und der anderen verschiedenen Lösungen in die Membran erforderliche Kraft wird mittels Luftdruck erzeugt. Dies kann einfach z.B. unter Verwendung kleiner Kunststofftanks mit einem luftdichten Einwegventil und unter Verwendung einer Standard-Spritze zur Erzeugung eines Luftdrucks erreicht werden. Gemäß der 3 umfasst die Anordnung gemäß dieser Ausführungsform mindestens eine Luftdruckquelle, wie z.B. einen Tank oder Behälter (90). Der Behälter (90) wird vorzugsweise unter Druck gesetzt und mit dem ersten Hohlraum (41) in Fluidverbindung gebracht. Insbesondere ist der Druck innerhalb des Behälters (90) höher als der Druck innerhalb des ersten Hohlraums (41). Vorzugsweise ist der Druck mindestens höher als Atmosphärendruck. Der Behälter (90) könnte auch als Spritze oder als jedwedes äquivalente Mittel ausgebildet sein, das einen Druck innerhalb des ersten Hohlraums (41) bereitstellen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine zweite Luftdruckquelle (92), die vorzugsweise mit der vorstehend genannten Luftdruckquelle identisch oder dieser ähnlich ist, bereitgestellt. Diese zweite Luftdruckquelle wird mit dem zweiten Hohlraum (42) in eine Fluidverbindung gebracht. Dadurch kann der Vorgang des Drückens des Fluids durch die Membran von dem ersten zu dem zweiten Hohlraum umgekehrt werden. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer verbesserten Effizienz der erfindungsgemäßen Anordnung.
Im Fall der Bereitstellung von zwei Luftdruckquellen (90, 92) – wie es in der 3 gezeigt ist – ist es vorteilhaft, sicherzustellen, dass jedwede Luft, die in dem „aufnehmenden" Hohlraum (in der 3 der zweite Hohlraum (42)) bereitgestellt ist, entweichen kann, so dass der Druck innerhalb der Membran im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau gehalten werden kann.
Selbstverständlich gibt es keine Beschränkung auf Luft als Medium zur Bereitstellung eines Drucks. Jedwedes andere Fluid, wie z.B. jedwedes Gas oder jedwede Flüssigkeit, kann ebenfalls verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Abdichtungsmittel (30) durch Verriegelungsmittel (80) an dem Aufnahmebehälter befestigt werden, wobei die Membran dazwischen angeordnet ist. Die Verriegelungsmittel (80) sind direkt oder indirekt an dem Abdichtungsmittel (30) angeordnet. In der in der 3 gezeigten Ausführungsform sind die Verriegelungsmittel (80) direkt an dem Abdichtungsmittel (30) angeordnet. Dadurch können die Verriegelungsmittel (80) als Klammer, Dadurch können die Verriegelungsmittel (80) als Klammer, Quetschverbindung oder ein beliebiges anderes Klemmmittel ausgebildet sein.
In allen diesen unterschiedlichen Ausführungsformen kann die Kammer bereits unmittelbar nach dem Spotting fixiert werden. Dadurch kann die Mikroarray-Anordnung als eine Einheit an den Endverbraucher versandt werden. Der andere Teil, der entweder für die Zentrifugation oder den Luftdruck benötigt wird, kann dann einfach vom Anwender auf der Oberseite der Mikroarray-Anordnung installiert werden.
Eine weitere Art der Verminderung der Reaktionskinetik, die durch die langsame Diffusion der Moleküle an die Membranoberfläche begrenzt ist, besteht darin, einen Filtrations-Mikroarray zu gestalten. Eine Filtration wurde für lange Zeit für eine Reaktion verwendet, bei der ein Reagenz auf einer mikroporösen Membran fixiert ist und das andere Reagenz in der Flüssigkeit vorliegt. Dann wird die Probe unter Vakuum oder mittels Kapillarkraft durch die Membran filtriert. Heutzutage sind viele immundiagnostische Tests nach wie vor in diesem Durchflussformat gestaltet. Multiwell-Platten, in denen bis zu 1536 Tests parallel durchgeführt werden können und bei denen es sich um die Vorstufe von Mikroarrays handelt, sind auch in einem Filtrationsformat erhältlich. Beispielsweise bietet ein solcher Filtrations-Mikroarray, wie er in dem US-Patent US 2003/0108949A1 beschrieben ist, mehrere Vorteile, wobei einer davon die Möglichkeit ist, mehrere Arrays zu stapeln und diese mit den gleichen Proben zu versehen. Wenn auch die Filtration die Inkubationszeit tatsächlich beträchtlich vermindern kann, besteht die Hauptbeschränkung darin, dass sie die Inkubationszeit dann zu stark vermindern könnte. In einem Filtrationsmodus ist die Inkubationszeit oder die Reaktionszeit, wobei es sich um die Zeit handelt, in der die beiden Reagenzien miteinander in Kontakt kommen und reagieren können, tatsächlich mit der Filtrationszeit identisch. Ferner ist diese Filtrationszeit meistens zu kurz, d.h. im Bereich von wenigen Sekunden, als dass sie genügend Reaktionsereignisse ermöglichen würde, die auf der Membranoberfläche stattfinden können. So ist es häufig erforderlich, die Filtration mit der gleichen Probe mehrmals zu wiederholen, um am Ende genügend Signal zu erhalten. Zu diesem Zweck kann eine Vakuumvorrichtung nicht einfach invertiert werden, so dass die Probe manuell gesammelt und erneut filtriert werden muss. Bei einem Filtrationsmodus ist es ebenfalls kritisch, durch die gesamte, mittels Spotting behandelte Oberfläche ein einheitliches Fließen zu erhalten und dies ist im Allgemeinen unter Vakuum schwierig, wodurch eine Tendenz dahingehend besteht, dass bevorzugte Filtrationswege erzeugt werden. Ferner ist die Filtrationsoberfläche auch die Oberfläche, von der das Signal ausgelesen wird. Wenn die verschiedenen Reagenzien und Proben nicht vollständig sauber und stabil sind, werden sich alle Teilchen und Verunreinigungen und Niederschläge direkt auf der Membranoberfläche ansammeln und die Schärfe und die Intensität des Signals vermindern. Diese Probleme können ebenfalls durch eine weitere Ausführungsform gelöst werden.
Um dieses Problem zu lösen, wird eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroarray-Anordnung bereitgestellt, die ein laterales Fließen und einen nahezu direkten Durchfluss kombiniert. Die Hauptvorteile dieser Ausführungsform sind eine sehr starke Steigerung der Reaktionskinetik mit einer daraus folgenden Abnahme der Inkubationszeit von wenigen Stunden auf wenige Minuten, und eine Zunahme der Signalintensität aufgrund der besseren Reaktionswahrscheinlichkeit zwischen den Molekülspezies. Der direkte Durchfluss in dieser Ausführungsform ist einem Filtrationsmodus im Hinblick auf die molekularen Reaktionsparameter sehr ähnlich. Diese Ausführungsform ist schematisch in der 4 exemplarisch dargestellt. Die Membran (10) ist sandwichartig zwischen einer darüber liegenden porösen Materialschicht (95B) und einer porösen Trägerschicht (95A) angeordnet, wobei die Porengröße sowohl der darüber liegenden porösen Materialschicht (95B) als auch der porösen Trägerschicht (95A) größer ist als die Porengröße der Membran. Die Membran (10) liegt auf einer porösen Trägerschicht (95A), vorzugsweise einer starren porösen Trägerschicht, wie z.B. einem keramischen Material oder einem gesinterten Material oder einer Glasfritte mit einer sehr geringen unspezifischen Proteinbindung. Die Porengröße dieses porösen Trägers ist größer als die Porengröße der Membran. Die Hybridisierungskammer ist derjenigen ähnlich, wie sie vorstehend beschrieben worden ist. Sie umfasst zwei Hohlräume (41, 42) mit Zugangsöffnungen (40, 50), welche die Probenlösung an beiden Enden der Membran enthalten. Sie weist jedoch auch eine darüber liegende poröse Materialschicht (95B) auf, die derjenigen ähnlich ist, die unterhalb der Membran angeordnet ist. Diese poröse Materialschicht (95B) bedeckt die Membran. Der erste Hohlraum (41) der Kammer ist so gestaltet, dass dann, wenn eine Lösung in den ersten Hohlraum eingeführt wird, die Lösung nur den lateralen Abschnitt der Membran und der porösen Materialschicht (95B) erreichen kann. Die Kammer kann mit einer Zentrifugation oder mit Luftdruck verwendet werden. Wenn ein Druck ausgeübt wird, kann die Flüssigkeit nur lateral in die Membran und in die poröse Materialschicht eindringen. Wenn die Porengröße des porösen Materials so eingestellt wird, dass sie größer ist als die Porengröße der Membran, wird die Flüssigkeit zuerst die poröse Materialschicht (95B) füllen und dann nahezu vertikal nach unten durch die Membran (10) laufen. Die Spots auf der Oberfläche der Membran werden dann mit der gleichen Probenkonzentration in Kontakt kommen. Bei einem kontinuierlichen Druck wird die Flüssigkeit dann weiter durch die Membran (10) zu der porösen Trägerschicht (95A) und dann zu dem anderen Sammelhohlraum (42) strömen. Wie bei den anderen Ausführungsformen kann das Verfahren erneut in umgekehrter Weise durchgeführt werden, wenn ein Durchlauf nicht genügt.
Diese Ausführungsform weist verglichen mit einem direkten Filtrationsverfahren mehrere Vorteile auf. Sie begrenzt das Risiko jedweden Verlusts. Sie kann einfach umgekehrt werden, was einen mehrfachen Durchlauf ermöglicht, ohne dass ein erneutes Handhaben der Probe erforderlich wäre. Es kann ein Zentrifugaldruck oder Luftdruck eingesetzt werden, die beide vielseitiger sind als ein Vakuum.
Eine weitere Ausführungsform, die zur Nutzung von Kapillarkräften angepasst ist, um das laterale Fließen einer Analytlösung durch die mittels Spotting behandelte Membran der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist in der 5 veranschaulicht. Die Kraft, die zum Drücken der Probe und der anderen verschiedenen Lösungen in die Membran erforderlich ist, wird nur durch Kapillarkräfte erzeugt. Dies kann einfach durch Bereitstellen einer Absorptionsmittellage (100) in dem zweiten Hohlraum (42) erreicht werden. Die 5 zeigt eine Ausführungsform mit einer Hybridisierungskammer und einer Membranarray-Anordnung, die so aufgebaut ist, dass die Probe von einem Ende zu dem anderen Ende lateral durch die Membran fließt, wobei es sich bei der bewegenden Kraft nicht um eine Zentrifugalkraft oder um Luft handelt, sondern nur um die Kapillarkraft der Absorptionsmittellage (100), die an dem gegenüber liegenden Ende, d.h. dem zweiten Hohlraum (42) angeordnet ist. Die Hybridisierungskammer ist als einfachere Konstruktion gestaltet, wobei ein erster Hohlraum (41) an einem Ende der Membran mit dem Abdichtungsmittel (30), das aus jedwedem verfügbaren Mittel wie z.B. O-Ringen oder einem Weichkunststoff-Polymerrand zusammengesetzt ist, um ein Überfließen der Probe auf die Oberfläche der Membran zu verhindern, und der zweite Hohlraum (42) am anderen Ende der Membran bereitgestellt ist. Dieser zweite Hohlraum enthält eine Absorptionsmittellage (100), die aus z.B. Papier, Glasfasern oder einem Vlies oder anderen porösen Medien hergestellt sein kann und absorbierende Chemikalien wie z.B. Hydrogele oder andere Chemikalien aufweisen kann. Diese Lage ist mit der Membran (10) in Kontakt. Wenn die Probe in den ersten Hohlraum eingebracht wird, wird die Flüssigkeit in die Membran gezogen und durch die Kapillarkräfte der Membran und dann der Absorptionsmittellage durch die Membran fließen. Um jedwedes Über fließen in den ersten Hohlraum (41) zu vermeiden, kann dieser Hohlraum auch eine Probenlage (Beladungslage) mit einer niedrigeren Kapillarkraft als die gegenüber liegende Absorptionsmittellage enthalten. Die Probe kann dann direkt auf diese Lage abgegeben werden.

10: Mikroporöse Membran
11: obere Fläche der mikroporösen Membran
15: Schreibzone
20: Aufnahmebehälter, insbesondere ein Mikroarray-Objektträger
30: Abdichtungsmittel
31: Abdeckungselement
32: Halteelement
40: Einlassöffnung
41: Erster Hohlraum
41': Aussparung
42: Zweiter Hohlraum
42': Aussparung
50: Auslassöffnung
60: Gehäusevorrichtung
61: Basiselement
62: Hebelelement
70: Druckausübungsmittel
80: Verriegelungsmittel
90, 92: erste und zweite Druckquelle
95A: poröse Trägerschicht
95B: poröse Materialschicht
100: Absorptionsmittellage

Claims

Eine Mikroarray-Anordnung, die zur Durchführung einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Hybridisierungsreaktion angepasst ist, und eine mikroporöse Membran (10) mit einer Mehrzahl verschiedener Analyt-spezifischer Einfangmoleküle, die in einem Mikroarray-Format gebunden sind, umfasst, wobei die Membran in einer Inkubationskammer angeordnet ist, wobei die Anordnung weiter umfasst: einen Aufnahmebehälter (20) zur Aufnahme der mikroporösen Membran, ein Abdichtungsmittel (30) zum im Wesentlichen Einkapseln der Membran gegenüber dem Aufnahmebehälter, so dass die Membran zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt ist, mindestens eine Einlassöffnung (40) zum Zuführen eines Fluids zu einem ersten Hohlraum (41), der an ein erstes Ende der Membran angrenzt, und einen zweiten Hohlraum (42), der an einem im Wesentlichen gegenüber liegenden zweiten Ende der Membran angeordnet ist, wodurch ein Fluid von dem ersten zu dem zweiten Hohlraum lateral durch die Membran fließen kann.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 1, die ferner mindestens eine Auslassöffnung (50) zum Belüften und zum Austragen des Fluids umfasst, wobei die mindestens eine Auslassöffnung vorzugsweise in einer Fluidverbindung mit dem zweiten Hohlraum angeordnet ist.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Abdichtungsmittel (30) ein Abdeckungselement (31) umfasst, das mit der oberen Fläche (11) der Membran in Kontakt gebracht werden kann.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 3, bei der das Abdeckungselement (31) durch eine Kunststoffplatten-artige Lage, die vorzugsweise aus Silikon hergestellt ist, ausgebildet ist.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, bei der das Abdichtungsmittel (30) ferner ein Halteelement (32) zum direkten oder indirekten Drücken des Abdeckungselements gegen die obere Fläche der Membran umfasst.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 5, bei der das Halteelement (32) die mindestens eine Einlassöffnung (40) und/oder die mindestens eine Auslassöffnung (50) umfasst.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der Aufnahmebehälter (20) eine Aussparung (41') zur Aufnahme der Membran umfasst.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Aussparung (41') mindestens teilweise die Abmessungen der Membran (10) überschreitet, so dass der erste und der zweite Hohlraum (41, 42) gebildet werden.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ferner eine Gehäusevorrichtung (60) umfasst, die zum Zusammenhalten des Abdichtungsmittels (30) und des Aufnahmebehälters (20) angepasst ist, so dass die Membran zwischen dem Aufnahmebehälter und dem Abdichtungsmittel eingeklemmt ist.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 9, bei der die Gehäusevorrichtung (60) ein Basiselement (61) zum Aufnehmen des Aufnahmebehälters (20) und mindestens ein Hebelelement (62) umfasst, das drehbar an dem Basiselement angeordnet ist, so dass der Aufnahmebehälter, die Membran und das Abdichtungsmittel mindestens teilweise zwischen dem Basiselement und dem Hebelelement gehalten sind.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Abdichtungsmittel (30) Verriegelungsmittel (80) zum Befestigen des Abdichtungsmittels an dem Aufnahmebehälter umfasst, wobei die Membran dazwischen angeordnet ist.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die ferner Druckausübungsmittel (70) zum direkten oder indirekten Ausüben einer Kraft oder eines Drucks auf das Abdichtungsmittel und/oder den Aufnahmebehälter umfasst, wobei die Richtung der Kraft oder des Drucks vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu der Breitenrichtung der Membran ist.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 12, bei der die Druckausübungsmittel (70) direkt oder indirekt auf dem Abdichtungsmittel und/oder dem Aufnahmebehälter bereitgestellt sind und vorzugsweise eine sich verjüngende Konfiguration aufweisen und insbesondere keilförmig sind.
Mikroarray-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Behälter (90), der unter Druck gesetzt ist, mit dem ersten Hohlraum (41) in eine Fluidverbindung gebracht ist.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 14, bei der eine zweite Luftdruckquelle (92), die vorzugsweise mit der Luftdruckquelle (90) identisch oder dieser ähnlich ist, bereitgestellt ist und mit dem zweiten Hohlraum (42) in eine Fluidverbindung gebracht ist.
Mikroarray-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Membran (10) sandwichartig zwischen einer darüber liegenden porösen Materialschicht (95B) und einer porösen Trägerschicht (95A) angeordnet ist, wobei die Porengröße sowohl der darüber liegenden porösen Materialschicht (95B) als auch der porösen Trägerschicht (95A) größer ist als die Porengröße der Membran.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 16, bei welcher der erste Hohlraum (41) der Kammer so gestaltet ist, dass dann, wenn eine Lösung eingeführt wird, die Lösung nur den lateralen Abschnitt der Membran und der porösen Materialschicht (95B) erreichen kann.
Mikroarray-Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Absorptionsmittellage (100), die mit der Membran (10) in Kontakt ist, in dem zweiten Hohlraum (41) bereitgestellt ist, so dass dann, wenn die Probe in den ersten Hohlraum (41) eingebracht wird, die Flüssigkeit in die Membran gezogen wird und aufgrund der Kapillarkräfte der Membran und dann der Absorptionsmittellage lateral durch die Membran fließt.
Mikroarray-Anordnung nach Anspruch 18, bei welcher der erste Hohlraum (41) eine Probenlage mit einer niedrigeren Kapillarkraft als die gegenüber liegende Absorptionsmittellage (100) in dem zweiten Hohlraum (42) enthält.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei der die Analytspezifischen Einfangmoleküle Proteine, Antikörper oder Nukleinsäuren sind.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die mikroporöse Membran aus Cellulosenitrat, Celluloseacetat oder Gemischen davon hergestellt ist.
Mikroarray-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der die Mikroporen der mikroporösen Membran eine Größe zwischen 0,05 und 10 μm aufweisen.