DE69923852T2

DE69923852T2 - Vorrichtung mit einer vielzahl von analysepunkten auf einer oberfläche und verfahren zur herstellung der vorrichtung

Info

Publication number: DE69923852T2
Application number: DE69923852T
Authority: DE
Inventors: Patrice Caillat; Charles Rosilio
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: US6902705B1; JP4382285B2; JP2002525573A; WO2000016082A1; FR2783179A1; EP1114314A1; DE69923852D1; EP1114314B1; FR2783179B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zur chemischen oder biologischen Analyse zum Gegenstand, die eine Vielzahl von Analysestellen umfasst und sich insbesondere für das Screening in der Pharmakologie und für ADN-Tests in der Biologie eignet.
Beim Screening geht es darum, auf einem Träger mit einer großen Anzahl von Analysestellen, die alle mit demselben Reagens bedeckt sind, die Wirkung verschiedener Moleküle zu bestimmen, die man in selektiv in sequentieller Weise auf jeder Stelle anbringt.
Im Falle von biologischen Tests wie etwa ADN-Tests ist jede Vorrichtung mit einer anderen ADN-Sonde bedeckt, und das Analyt, dessen Genomsequenz man wissen möchte, wird im Moment der Analyse mit allen Analysestellen in Kontakt gebracht.
Auch in der analytischen Chemie ist das Bestreben groß, die Küvetten für chemische Reaktionen (oder die chemischen Reaktoren) zu miniaturisieren.
Bei all diesen Anwendungen ist es folglich wichtig, über einen Träger mit einer größtmöglichen Anzahl von Analysestellen zu verfügen, aber eine hohe Verdichtung der Anzahl der Analysestellen verursacht gewisse Probleme bezüglich der erforderlichen Genauigkeit beim Abscheiden der Reagenstropfen oder der Muster auf den Analysestellen.
Stand der Technik
Das Dokument US-A-5 474 796 [1] beschreibt eine Vorrichtung mit mehreren Analysestellen auf der Oberfläche eines Trägers, bei der die Analysestellen durch hydrophile Zonen – unterbrochen von hydrophoben Zonen – auf einem ebenen Träger gebildet werden.
Die beigefügte 1 zeigt die Struktur dieser Vorrichtung mit ihrem ebenen Träger 1, auf dem die hydrophilen Zonen 3 und die hydrophoben Zonen 5 definiert sind.
Diese hydrophilen und hydrophoben Zonen werden auf dem Träger 1 mittels Photomaskierung und dann Reaktion eines hydrophilen oder hydrophoben Silans mit dem Glasträger realisiert.
In diesem Fall werden die Reagenstropfen 7, abgeschieden auf den durch ebene Zonen gebildeten hydrophilen Zonen 3, durch die angrenzenden hydrophoben Zonen 5 dazu gezwungen, an ihren Orten zu bleiben.
Eine große Einschränkung dieser Vorrichtung besteht darin, dass die Reagenstropfenspender nicht ermöglichen, die Größe der Tropfen 7 beliebig zu reduzieren.
Außerdem – wenn man die Integration erhöhen und die Anzahl der Analysestellen auf dem Träger verdichten will, zum Beispiel entsprechend einer Teilung unter 300 μm –, ist es gegenwärtig die Auflösung des Tropfenspenders, die das System begrenzt, denn mit den Lithographieverfahren könnte man sehr gut die Flächen der hydrophilen und hydrophoben Zonen reduzieren, um die Dichte der Analysestellen zu erhöhen.
Ein anderer wichtiger Parameter der Vorrichtung ist die Nutzoberfläche der Analysestelle, denn das Reagens, zum Beispiel die ADN-Sonde, wird auf der Analysestelle in einer Lösung abgeschieden, die auf der Analysestelle getrocknet wird. Wenn also die Nutzoberfläche klein ist, wird die Reagensmenge nach der Trocknung sehr klein.
Schließlich ist die Handhabung des Trägers mit den auf seiner Oberfläche abgeschiedenen Tropfen schwierig.
Außerdem kennt man durch US-A-5,653,939 eine Vorrichtung zu Identifizierung der molekularen Strukturen eines Musters, die in einem Träger hohle bzw. muldenartige Analysestellen umfasst.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zu chemischen oder biologischen Analyse, die ermöglicht, die Integration und die Verdichtung einer Vielzahl von Analysestellen auf einem Träger zu ermöglichen und dabei die gegenwärtigen Standard-Tropfenspender zu verwenden, die nicht ermöglichen, Tropfen mit weniger als 50 bis 100 Picolitern mit einer guten räumlichen Abscheidungsgenauigkeit zu liefern.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur Durchführung einer chemischen oder biologischen Analyse zum Gegenstand, die einen Träger umfasst, der eine Vielzahl von Analysenstellen aufweist, die ein chemisches oder biologisches Reagens fixieren können, wobei die Analysenstellen Mikroküvetten darstellen, die in Form einer Vertiefung in dem Träger vorgesehen sind, wobei die Seitenwände und der Boden der Mikroküvetten und die Zonen der Oberfläche des Trägers, die jede Mikroküvette umgeben, hier als Mikroküvetten-Ränder bezeichnet, aus mindestens einem hydrophilen oder durch eine Behandlung hydrophil gemachten Material hergestellt sind, und dass die ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den die Mikroküvetten umgebenden Zonen angeordnet sind, aus einem hydrophoben oder durch eine Behandlung hydrophob gemachten Material hergestellt sind.
Präzisiert sei, dass in der Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen der Begriff "hydrophiles Material" bedeutet, dass das Material hydrophil ist oder durch eine Behandlung hydrophil gemacht worden ist.
Ebenso bedeutet der Begriff "hydrophobes Material", dass das Material hydrophob ist oder durch eine Behandlung hydrophob gemacht worden ist.
Bei dieser Vorrichtung können die Mikroküvetten insbesondere die Form eines Kegelstumpfs haben, dessen kleine Basis dem Boden der Mikroküvette entspricht.
Bei dieser Vorrichtung ermöglicht die Tatsache, über Mikroküvetten aus einem hydrophilen Material und sie umgebende Zonen oder Ränder ebenfalls aus einem hydrophilen Material zu verfügen, die an der Oberfläche bzw. Oberseite durch ein hydrophobes Material getrennt sind, eine Verankerungszone der Tropfen in der Dicke des Trägers zu gewährleisten, indem man derart den Durchmesser der Analysestellen begrenzt, ohne das Volumen der Tropfen zu beschränken. Auf diese Weise kann man eine höhere Verdichtung der aktiven Analysestellen als in dem Fall des ebenen Trägers nach dem Stand der Technik erzielen.
Die erfindungsgemäße Struktur bietet also zwei interessante Vorteile:

1) sie ermöglicht die Verwendung von Tröpfchenspendern mit begrenzter Auflösung, und
2) sie ermöglicht die Verwendung von Tröpfchen mit einem größeren Durchmesser als dem der Mikroküvetten, was eine höhere Konzentration des gelösten Stoffs nach Verdampfung des Lösungsmittels ermöglicht.

Bei einer ersten Realisierungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Seitenwände, die Böden und die Ränder der Mikroküvetten aus demselben hydrophilen Material. Dies ermöglicht insbesondere, die Rezentrierung und Verankerung der Reagenströpfchen in den Mikroküvetten sowie auf dem Rand der Mikroküvetten, wenn der Tropfen über die Mikroküvette hinausragt.
Bei einer zweiten Realisierungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Böden der Mikroküvetten aus einem ersten hydrophilen Material und wenigstens ein Teil der Seitenwände der Mikroküvetten sowie die Ränder der Mikroküvetten sind aus einem zweiten hydrophilen Material, wobei nur das erste hydrophile Material fähig ist, das chemische oder biologische Reagens zu fixieren.
Diese spezielle Struktur ermöglicht, den Tropfen durch das zweite hydrophile Material der Mikroküvette anzuziehen und das Reagens durch das erste hydrophile Material auf dem Boden der Mikroküvette zu fixieren. Diese Disposition ist besonders vorteilhaft, wenn das Reagens in einer wässrigen Lösung verdünnt ist. Die Realisierung von Mikroküvetten ermöglicht auch, im Analyseschritt eine Fluoreszenz in einer anderen Ebene als der Substratebene zu beobachten, die oft ein der Art des Substrats eigenes Störsignal (Fluoreszenz) erzeugt.
Der Tropfen aus wässriger Lösung netzt also das zweite hydrophile Material, aber das in geringer Menge vorhandene Reagens wird auf dem Boden der Mikroküvette fixiert.
Nach der Erfindung kann der Träger der Vorrichtung ein passiver Träger aus Glas, Silicium oder organischem Polymer sein, der keine spezielle Funktion hat. Man kann in der Erfindung auch einen Träger verwenden, der ein aktives Substrat mit integriertem elektronischem System umfasst, das diverse elektronische Funktionen hat, zum Beispiel die Adressierung der Analysestellen, eine lokalisierte Heizung oder CCD-Einrichtungen für die integrierte Detektion von Fluoreszenz.
Ein aktives Substrat dieses Typs ist zum Beispiel beschrieben in dem Dokument von Eggers et al. "A versatile Biochip for gene-based diagnostics", 1996, IEEE, Seiten 87-92 [2]. Im Falle von solchen Trägem ist das aktive Substrat im Allgemeinen von einer Polymerschicht überzogen, in der die Mikroküvetten ausgebildet sind.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann (können) das (die) hydrophile(n) Material(ien) ausgewählt werden aus den Epoxy-, -OH-, -SN-, -NH-, -NH₂- und -COOH-Gruppen.
Das hydrophobe Material kann im Falle eines Trägers aus hydrophobem organischem Material durch den Träger selbst gebildet werden oder auf dem Träger gebildet werden. Generell umfasst das hydrophobe Material Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoffgruppen.
Das verwendete Basismaterial, Glas oder Silicium, kann durch eine entsprechende Oberflächenbehandlung selektiv hydrophil oder hydrophob gemacht werden.
Die Erfindung hat auch ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung zur chemischen oder biologischen Analyse wie oben beschrieben zum Gegenstand.
Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Herstellung von muldenförmigen Mikroküvetten (23, 53) auf der Oberfläche des Trägers, und
b) Bildung mindestens eines hydrophilen Materials auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten, wenn der Träger hydrophob ist, oder Bildung eines hydrophoben Materials auf den ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten angeordnet sind, dann Bildung mindestens eines hydrophilen Materials auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten.

Nach einer Variante dieser ersten Realisierungsart umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

a) Herstellung von muldenförmigen Mikroküvetten auf der Oberfläche des Trägers,
b) Begrenzung der ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten angeordnet sind und ein hydrophobes Material aufweisen müssen, und
c) Bildung eines hydrophilen Materials auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten.

Die oben beschriebene Variante ist an die Herstellung der Mikroküvetten angepasst, deren Seitenwände, Böden und Ränder aus einem selben hydrophilen Material sind.
Nach einer anderen Realisierungsvariante des an die Bildung der Mikroküvetten angepassten erfindungsgemäßen Verfahrens mit zwei unterschiedlichen hydrophilen Materialien umfasst dieses Verfahren die folgenden Schritte:

a) Herstellung von muldenförmigen Mikroküvetten auf der Oberfläche des Trägers,
b) Begrenzung der ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten angeordnet sind und ein hydrophobes Material aufweisen müssen,
c) anschließendes Begrenzen mindestens eines Teils der Seitenwände der Mikroküvetten und der Ränder der Mikroküvetten, die das zweite hydrophile Material aufweisen müssen, und
d) Bildung des ersten hydrophilen Materials auf dem Boden der Mikroküvetten und des zweiten hydrophilen Materials auf mindestens einem Teil der Seitenwände der Mikroküvetten und auf den Rändern der Mikroküvetten.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt man mit der Herstellung von Mikroküvetten in der Dicke des Trägers. Für diese Operation können klassische Lithographietechniken, gefolgt von einer Trockenätzung oder einer chemischen Ätzung, angewendet werden.
Wenn der Träger aus Silicium ist, kann man die Mikroküvetten durch – vorzugsweise – Ätzen der Kristallgitterebenen herstellen, ermöglicht, eine Mikroküvette mit einer 54°-Flanke und einem ebenen Boden zu erhalten. Die Teilung der Mikroküvetten kann von 10 bis 500 μm gehen und die Tiefe der Mikroküvetten kann 5 bis 500 μm betragen. Man benutzt auch ein Lithographieverfahren, um die Mikroküvetten an den gewünschten Stellen zu definieren.
Im Falle eines Glassubstrats kann man die Mikroküvetten durch isotropes Trockenätzen realisieren, ohne Winkel, indem man ebenfalls ein Lithographieverfahren benutzt, um die Stellen der Mikroküvetten zu definieren.
In dem Fall, wo der Träger ein aktives Substrat mit elektronischer Funktion umfasst, ist der Träger vorzugsweise auf seiner oberen Oberfläche mit einer Schicht aus Polymer oder Mineraloxid überzogen, in der man die Mikroküvetten ätzt, indem man ebenfalls ein Lithographieverfahren benutzt, um die Stellen der Mikroküvetten zu definieren.
In all diesen Fällen kann man Mikroküvetten von 5 bis 500 μm erhalten, mit einer Teilung der Mikroküvetten von 10 bis 500 μm und einer oberen Öffnung der Mikroküvetten von 3 bis 450 μm.
Die folgenden Schritte des Verfahrens bestehen darin, auf der Oberfläche des Trägers die Zonen aus hydrophobem Material und die Zonen aus hydrophilem Material bzw. hydrophilen Materialien zu bilden.
Diese Zonen können gebildet werden, indem man die Oberfläche des Trägers durch Pfropfung von hydrophoben oder hydrophilen Gruppen modifiziert.
Jedoch ist es in dem Fall, wo der Träger aus einem hydrophoben organischen Polymer ist oder mit hydrophobem organischem Polymer überzogen ist, nicht notwendig, die Oberfläche des Trägers zu modifizieren, um die hydrophobe Zonen zu erzeugen.
Wenn der Träger aus Silicium oder aus Glas ist, kann man diese Modifikation realisieren, indem man das Silicium oder das Glas mit einem hydrophoben oder hydrophilen Silanierungsmittel reagieren lässt.
Das Silanierungsmittel kann ein Silan der folgenden Formel sein:
wo R¹, R² und R³, die gleich oder unterschiedlich sein können, ausgewählt werden aus den C₁-C₃-Alkoxygruppen und den Halogenatomen (vorzugsweise Chlor), und R⁴ eine lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoff-Gruppe darstellt.
Die Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoff-Gruppe umfasst vorzugsweise 4 bis 18 Kohlenstoffatome.
Als Beispiel für das hydrophobe Silanierungsmittel kann man die folgenden Verbindungen nennen:

– ein im Handel erhältliches Produkt mit der Bezeichnung "Repelsilane",
– Octadecyltrichlorsilan,
– Octadecyltriethoxysilan,
– Tridecafluor-1,1,2,2-tetrahydrooctyldimethylchlorsilan,
– 3-(1,1-Dihydroperfluoroctyloxy)propyltriethoxysilan,
– Hexamethyldisilanzan (HMDS).

Das hydrophile Silanierungsmittel kann ein Silan der folgenden Formel sein:
wo R¹, R² und R³, die gleich oder unterschiedlich sein können, ausgewählt werden aus den C₁-C₃-Alkoxygruppen und den Halogenatomen (vorzugsweise Chlor) und R⁵ eine lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt, die mindestens eine hydrophile Gruppe aufweist, die ausgewählt wird unter den Epoxy-, -OH-, -SH-, -NH₂-, -NH- und -COOH-Gruppen.
Die Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoff-Gruppe umfasst vorzugsweise 3 bis 18 Kohlenstoffatome.
Als Beispiel für das hydrophile Silanierungsmittel kann man die folgenden Verbindungen nennen:

– Aminopropyltrimethoxysilan "γ APS",
– Trimethoxysilylpropyl-diethylentriamin "DETA",
– N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan "EDA",
– N,N-Bis(hydroxyethyl)aminopropyltriethoxysilan,
– das im Handel erhältliche Produkt "Bind Silane",
– Aminoethylaminomethylphenethyltrimethoxysilan "PEDEA" oder auch Mercaptopropyltrimethoxysilan

Man kann das hydrophobe und/oder das hydrophile Material auf dem Träger auch bilden, indem man zum Einführen der hydrophilen oder hydrophoben Gruppen Thiole oder Disulfide benutzt. In diesem Fall scheidet man auf den zu modifizierenden Zonen zunächst eine metallische Schicht aus Gold, Silber, Kupfer oder einer ihrer Legierungen ab, lässt dann diese Schicht mit einem Thiol oder einem Disulfid reagieren, die wenigstens eine oder mehrere hydrophile oder hydrophobe Gruppen aufweisen. Wie vorhergehend, können die hydrophoben Gruppen lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoffgruppen sein. Die hydrophilen Gruppen könne ausgewählt werden unter den Epoxy-, -OH-, -NH-, -NH₂-, -COOH- und -SH-Gruppen.
Zur Umsetzung von Au, Ag und Cu mit einem Thiol oder Sisulfid kann man die folgenden Verbindungen nennen:

– Octadecanthiol, R-SH (R=C₈ bis C₁₈), hydrophob,
– Hexadecanthiol,
– 3-Mercaptoproionsäure → hydrophil (um das Gold hydrophil zu machen).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Zonen aus dem (den) hydrophilen oder hydrophil gemachten Material(ien) und die Zonen aus hydrophobem oder hydrophob gemachtem Material auf dem Träger durch die klassischen Techniken der Mikroelektronik abgegrenzt werden, indem zum Beispiel lithographische Verfahren benutzt werden, die mit negativem oder positivem Fotoresist, einer Maskierungsebene und Fotoresistentwicklung arbeiten. Die entwickelten Zonen werden behandelt und dann eliminiert man den Fotoresist und behandelt die bloßgelegten Zonen mit einem anderen Silanierungsmittel.
Man kann also erfindungsgemäß die hydrophilen und hydrophoben Zonen auf dem Träger durch Ätzverfahren bilden, indem man zum Beispiel die gesamte Oberfläche des Trägers behandelt, um sie hydrophil oder hydrophob zu machen, und anschließend das hydrophile oder hydrophobe Material in bestimmten Zonen des Trägers eliminiert, zum Beispiel mit Hilfe eines Lasers. Die bloßgelegten Zonen können anschließend behandelt werden, um die gewünschten hydrophoben oder hydrophilen Zonen zu bilden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, selbstverständlich nur erläuternden und keinesfalls einschränkenden Beschreibung hervor, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die schon beschriebene 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik.
Die 2 zeigt die erste Realisierungsart der Erfindung.
Die 3 zeigt die zweite Realisierungsart der Erfindung.
Die 4A und 4B zeigen die Platzierung von Reagenstropfen bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die 5 bis 7 zeigen den Vorteil der zweiten Realisierungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Fixieren von biologischem Reagens am Boden der Mikroküvette.
Die 8A bis 8E zeigen die verschiedenen Schritte des Herstellungsverfahrens der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn man zur Herstellung der hydrophilen und hydrophoben Zonen eine Silanisierung benutzt.
Die 9A bis 9D zeigen die verschiedenen Schritte des Herstellungsverfahrens einer erfindungskonformen Vorrichtung, wobei zur Bildung der hydrophilen und hydrophoben Zonen Thiole verwendet werden.
Die 10A bis 10C zeigen die Schritte des Herstellungsverfahrens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die ein aktives Substrat mit elektronischer Funktion umfasst, überzogen mit einer hydrophoben Polymerschicht.
Die 11A bis 11G zeigen die verschiedenen Schritte des Herstellungsverfahrens einer Vorrichtung, die der zweiten Realisierungsart der Erfindung entspricht.
Detaillierte Darstellung der Realisierungsarten
In der 2 sieht man die erste Realisierungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der nur ein hydrophiles Material benutzt wird.
In dieser Figur sieht man den Träger 21, in dem Mikroküvetten 23 vorgesehen sind, welche die Form eines Kegelstumpfes haben, dessen kleine Basis dem Boden 24 der Mikroküvetten entspricht. Bei der ersten Ausführungsart der Erfindung bestehen die Boden 24, die Seitenwände 25 und die jede Mikroküvette umgebenden Zonen der Oberfläche des Trägers, in der Folge Mikroküvetten-Ränder 26 genannt, aus hydrophilem Material, während die zwischen den Mikroküvetten-Rändern befindliche Oberfläche 27 aus hydrophobem Material ist.
Die 3 zeigt schematisch die zweite Realisierungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der man zwei unterschiedliche hydrophile Materialien benutzt.
In dieser Figur tragen der Träger 21 die Mikroküvetten 23 und die Zonen 27 aus hydrophobem Material dieselben Bezugszeichen. In diesem Fall sind die Böden der Mikroküvetten 24 und ein Teil 25a ihrer Seitenwände aus einem ersten hydrophilen Material, während der Rest 25b ihrer Seitenwände und die Ränder 26 aus einem zweiten hydrophilen Material sind. Dies ermöglicht, wie man weiter unten sehen wird, das chemische oder biologische Reagens auf dem Boden der Mikroküvetten zu fixieren.
Bei diesen beiden Realisierungsarten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht die dreidimensionale Strukturierung des Trägers zahlreiche Vorteile.
Diese Strukturierung ermöglicht nämlich, die für das Reagens vorgesehenen Flächen, die den Öffnungen der Mikroküvetten entsprechen, einzuschränken, da diese Mikroküvetten in der Dicke des Träger Mulden bilden, die dann mehr von dem Reagens oder dem Muster aufnehmen können, trotz einer kleineren Nutzoberfläche.
Man kann also die Teilung und die Größe der Mikroküvetten auf mikrometrische Dimensionen reduzieren, ohne Beschränkung durch einerseits die Positionierungsgenauigkeit des Reagens- oder Mustertropfenspender-Roboters und andererseits das Volumen der Tropfen. Außerdem bewirkt die Realisierung von hydrophilen Zonen in Bezug auf den hydrophoben Rest, dass die Tropfen den Mikroküvetten zugeführt und dort fixiert werden, wie dargestellt in den 4A und 4B.
In der 4A sieht man eine der ersten Realisierungsart entsprechende Vorrichtung, die einen Träger 21 mit Mikroküvetten 23 sowie hydrophile Zonen 24 und hydrophobe Zonen 27 umfasst.
In der 4A befindet sich die Vorrichtung im Stadium der Versorgung mit Tropfen 29 des Reagens oder Musters, die durch einen Mikrospender (Mikro-Pipettierungsroboter) oder durch Tintenstrahldruckköpfe geliefert werden können.
Wie man in der 4A sieht, werden die Tropfen nicht zwangsläufig gegenüber den Mikroküvettenöffnungen positioniert. Aber das Vorhandensein von hydrophoben 27 und hydrophilen 24 Zonen bewirkt, dass die Tropfen den Mikroküvetten zugeführt und in ihnen fixiert werden. Aufgrund der Oberflächenspannung, erzeugt durch den hydrophilen Charakter der Oberfläche, gleitet der abgeschiedene Tropfen nämlich in die Mikroküvette, in der er sich positioniert und die er vollkommen ausfüllt, wie dargestellt in der 4B. Man kann also bei einer gegebenen Tropfengröße die Teilung der Mikroküvetten auf dem Träger reduzieren, ohne eine Brückbildung zwischen den Tropfen, also eine Vermischung der Reagenzien zu riskieren. Außerdem – sogar mit eine unvollkommenen Platzierungsgenauigkeit der Tropfen – erhält man aufgrund der Position der Mikroküvetten eine perfekte räumliche Verteilung, die dann – realisiert durch Mikrobearbeitung – extrem genau sein kann, wie man weiter unten sehen wird.
Bei dieser Vorrichtung erhöht sich das Verhältnis aus Volumen und Kontaktfläche des Tropfens bei gleicher Grundfläche der Vorrichtung. Dies bedeutet – wenn das Reagens Substanzen enthält, die nach der Trocknung auf der hydrophilen Zonen fixiert sein sollen -, dass viel mehr dieser Substanzen vorhanden sind.
Außerdem kann dieser Strukturtyp einem aktiven Substrat hinzugefügt werden, zum Beispiel einem ADN-Chip mit integrierten Heiz- und Leseeinrichtungen.
Schließlich ist diese Struktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung kompatibel mit den lokalisierten In-situ-ADN-Analyseverfahren. Sobald nämlich die erste Base bzw. Basis der Sonde in den Mikroküvetten fixiert ist, kann die Sonde Basis für Basis in diesen Mikroküvetten aufgebaut werden.
In den 5 bis 7 sieht man die Vorteilhaftigkeit einer der zweiten Realisierungsart der Erfindung entsprechenden Vorrichtung bei der Herstellung von ADN-Chips.
In der 5 sieht man eine der Mikroküvetten der Vorrichtung, die einen Träger 51 mit Mikroküvetten 53 umfasst, wobei die Oberfläche des Trägers in den Mikroküvetten durch ein erstes hydrophiles Material 55, an den Rändern durch ein zweites hydrophiles Material 57 und zwischen den Mikroküvetten durch hydrophobes Material 59 gebildet wird.
In dieser Figur sind die hydrophilen Gruppen 56 des ersten hydrophilen Materials, die hydrophilen Gruppen 58 des zweiten hydrophilen Materials und die hydrophoben Gruppen 60 des hydrophoben Materials dargestellt. Man sieht also, dass sich die hydrophilen Gruppen 56 von den hydrophilen Gruppen 58 unterscheiden, wobei die hydrophilen Gruppen 56 gewählt werden, um das Reagens, zum Beispiel die in dem Reagenstropfen 65 vorhandenen Nukleinsonden 63 zu fixieren. Die 5 entspricht also dem Stadium der Versorgung der Vorrichtung mit Tropfen.
In der 6 ist die Phase der Rezentrierung des Tropfens 65 in den hydrophilen Zonen aufgrund der Abstoßung durch die hydrophoben Zonen 59 dargestellt.
Die 7 zeigt den Fixierungsschritt der Nukleinsonden 63 auf dem ersten hydrophilen Material 55 durch Reaktion der hydrophilen Gruppen 64 der Sonde mit den hydrophilen Gruppen 56 des ersten hydrophilen Materials 55.
Die Nukleinsonde kann zum Beispiel funktionalisiert werden mit einer OH-Gruppe, und das erste hydrophile Material 55 kann hydrophile OH-Gruppen umfassen, während das zweite hydrophile Material hydrophile COOH- oder NH₂-Gruppen umfasst. Auf diese Weise findet eine Kopplung mit der Sonde nur auf dem ersten hydrophilen Material 55 statt.
Eine Technik zur Fixierung von Oligonucleotid-Sonden auf vorher durch Silanisierung modifizierten Glasoberflächen wird beschrieben durch Beattie et al. in Clin. Chem., Vol. 39, Nr. 4, 1993, Seiten 714-722 [3].
Diese Realisierungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist besonders vorteilhaft, denn wenn man die Teilung der Mikroküvetten reduziert, befinden sich die mit den verschiedenen Reagenzien bedeckten Stellen sehr nahe beieinander, was bei der Detektion problematisch ist, wenn man die Resultate mittels Fluoreszenz liest. Indem man relativ voluminöse Tropfen verwendet, dabei aber einen ausreichenden Abstand zwischen den Analysestellen wahrt, vereinfacht man die Erfassungskette.
Zudem befindet sich dank dieser Verbesserung das Reagens nur auf dem Boden der Mikroküvetten, was ermöglicht, den Ort der chemischen Reaktion eventuell in eine andere Ebene zu verlagern. Dies ist nutzbar durch ein Lesesystem, um sich zum Beispiel freizumachen von der Störfluoreszenz der Oberfläche des Trägers (differentielle Fokussierung).
Die oben beschriebenen Mikroküvetten sind fähig, mechanisch gespendete Tropfen aufzunehmen. Man hat gesehen, dass die Erfindung zwei besondere Vorteile aufweist:

– die Korrektur der Eigengenauigkeit des Tropfenspenders: selbst ein schlecht zentrierter Tropfen "kippt" in die Mikroküvette dank der hydrophilen Zone (26 oder 57), die sich aus der Mikroküvette heraus ein Stück in die ebene Umgebung des Substrats erstreckt, um jede Mikroküvette herum;
– die Möglichkeit, das in einem großen Tropfen enthaltene Reagens in der Mikroküvette zu fixieren, da auch ein voluminöser Tropfen dank der die Mikroküvette umgebenden hydrophilen Zone zentriert wird, was sehr wichtig ist, denn die in dem Tropfen enthaltenen Reagenzien dürfen keine zu große Konzentration aufweisen, da sonst das Tropfenspenden problematisch wäre.

Zwei Typen von Mikroküvetten, die als unverbindliche Beispiele dienen können, wurden mit Abmessungen realisiert, die den Bezugszeichen in der 2 entsprechen:
1°):

– Durchmesser D des Bodens der Mikroküvette: 100 μm;
– Tiefe P der Mikroküvette: 30 μm;
– ebene hydrophile Umgebungszone L: 15 μm;
– Teilung: 180 μm.

2°)

– Durchmesser D des Bodens der Mikroküvette: 70 μm;
– Tiefe P der Mikroküvette: 20 μm;
– ebene hydrophile Umgebungszone L: 10 μm;
– Teilung: 140 μm.

In den 8A bis 8E sind die verschiedenen Realisierungsschritt einer erfindungskonformen Vorrichtung dargestellt, bei der ein einziges hydrophiles Material verwendet wird und bei der man die hydrophilen und die hydrophoben Zonen durch Silanierung bildet, wobei der Träger aus Silicium ist.
In der 8A sieht man den Ausgangsträger 21 aus Silicium.
In der 8B ist der Schritt zur Bildung der Mikroküvetten 23 in dem Träger 21 dargestellt. Dies kann durch Lithographie und chemisches Kristallgitterebenen-Ätzen erfolgen. Derart erhält man kegelstumpfförmige Mikroküvetten mit einer Flanke von 54° und einem ebenen Boden. Die Teilung der Mikroküvetten kann von 10 bis 500 μm gehen und ihre Tiefe kann 5 bis 500 μm betragen, und dies, um sich an die Größen der durch die Reagensabscheidungsautomaten gespendeten Tropfen anpassen zu können.
Nach der Lithographie der Mikroküvetten unterzieht man das Ganze einer thermischen Oxidationsbehandlung bei einer Temperatur über 800 °C, zum Beispiel bei 850 °C, um an der Oberfläche des Siliciums über OH-Gruppierungen zu verfügen.
In der 8C ist der Schritt zu Definition der hydrophoben Zonen mit Hilfe einer Maske dargestellt. Diese Maske kann durch einen Fotoresist R gebildet werden, den man auf dem Substrat abscheidet und anschließend einer Bestrahlung gemäß dem herzustellenden Muster unterzieht, gefolgt von einer Entwicklung, um die Zonen, die hydrophob werden sollen, bloßzulegen. Der Resist R kann irgend ein in der Mikroelektronik üblicher Fotoresist sein. Insbesondere kann man die Resists Shippley positive (S1813 oder STR1075) oder negativ SAL 601 und den Entwickler Microposit MF 319 verwenden.
In der 8D ist der Schritt zur Herstellung der Zonen aus hydrophobem Material 27 durch hydrophobe Silanierung des bloßgelegten Siliciumträgers durch das Silanierungsmittel dargestellt, zum Beispiel Tridecafluortetrahydrooctyltriethoxysilan (auch F13 genannt).
Nach Erzeugung der Zonen aus hydrophobem Material 27 eliminiert man den Resist R durch Auflösung, zum Beispiel ihn Aceton, um die Zonen bloßzulegen, die das hydrophile Material umfassen sollen.
In der 8E sind die Zonen 24 aus hydrophilem Material dargestellt, die durch hydrophile Silanierung mittels EDA, γAPS oder DETA erzeugt wurden.
Die 9A bis 9D zeigen eine Realisierungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Siliciumträger, überzogen mit einer Metallisierungsschicht aus Gold, bei der man zur Erzeugung des hydrophilen Materials und des hydrophoben Materials Thiole verwendet. In diesem Fall realisiert man wie vorhergehend in dem Siliciumträger 21 kegelstumpfförmige Mikroküvetten 23 durch Lithographie und chemisches Kristallgitterebenen-Ätzen und scheidet dann auf dem gesamten Träger Gold ab, um eine Schicht mit einer Dicke von 50 bis 5000 (bzw. 50 bis 500 nm).
Die 9A zeigt den Träger 21, versehen mit Mikroküvetten 23 und überzogen mit einer Goldschicht M.
Nach Herstellung der Mikroküvetten definiert man die Zonen aus hydrophobem Material durch Lithographie mit Hilfe eines Fotoresists R, wie oben beschrieben.
So erhält man die in der 9B dargestellte Struktur, wo die Goldschicht M in den Zonen bloßgelegt ist, die hydrophob gemacht werden sollen.
Man bildet anschließend das hydrophobe Material durch Reaktion bzw. Umsetzung der bloßgelegten Goldabscheidung mit einem hydrophoben Thiol, zum Beispiel CH₃-(CH₂)17-SH.
So erhält man die in der 9C dargestellte Struktur mit den Zonen 27 aus hydrophobem Material. Nach dieser Operation eliminiert man wie oben die Resistschicht R durch Auflösung in Aceton und behandelt die bloßgelegten Zonen mit einem hydrophilen Thion. Als hydrophiles Thiol kann man HO(CH₂)_nSH, HOOC(CH₂)_nSH (n = 3 bis 18).
So erhält man die in der 9D dargestellte Struktur mit den Zonen 24 aus hydrophilem Material, getrennt durch die Zonen 27 aus hydrophobem Material.
Bei den oben beschriebenen Beispielen wurden die hydrophoben und hydrophilen Materialien durch eine Silanierungsbehandlung oder eine Modifikationsbehandlung mit einen Thiol realisiert, aber selbstverständlich kann man die beiden Möglichkeiten zur Modifikation der Oberfläche des Trägers kombinieren, indem man bei einigen Zonen die Silanierung und bei anderen die Reaktion bzw. Umsetzung des Trägers mit einem Thiol oder andere Hydrophilisierungs- oder Hydrophobisierungstechniken anwendet.
In dem Fall, wo der Träger aus Glas ist, kann man die Mikroküvetten durch ein isotropisches Ätzen ohne Winkel herstellen und anschließend durch die oben beschriebenen Verfahren die Zonen aus hydrophilem Material und die Zonen aus hydrophobem Material bilden. In dem Fall, wo man diese Zonen durch Silanierung bildet, ist es nicht notwendig, den Träger nach dem Ätzen der Mikroküvetten einer Oxidation zu unterziehen, denn das Glas umfasst die nötigen OH-Funktionen für die folgenden Schritte. Im Falle eines Glassubstrats kann man die Zonen aus hydrophilem Material und aus hydrophobem Material auch nach der Goldabscheidung durch Umsetzung mit einem Thiol realisieren und diese Verfahren kombinieren.
Der Vorteil des Glassubstrats ist die Möglichkeit, Mikroküvetten durch ein isotropisches Ätzen herstellen zu können, was zu Mikroküvetten ohne Winkel führt, was die diversen Reinigungsoperationen erleichtert.
Wie man oben gesehen hat, kann die Erfindung auch bei einem Träger angewendet werden, der ein aktives Substrat mit integrierter Elektronik umfasst. Ein solches Substrat kann eine lokalisierte Erwärmung der Analysestellen oder eine Lektüre durch CCD einer an diesen Stellen zu analysierenden Reagens-Elektrolyt-Paarung oder eine Addressierung jeder Stelle ermöglichen, um zum Beispiel eine Spannung anzulegen. Das aktive Substrat kann aus Silicium oder aus Glas hergestellt werden, wobei die Techniken der Flachbildschirme angewendet werden.
In diesem Fall wird die Struktur der Erfindung auf dem aktiven Substrat aufgebaut und mit einer Mineraloxidschicht oder auch einer Polymerschicht überzogen, wobei die abgeschiedene Schicht ausreichend dick ist, um in ihr Mikroküvetten der erwünschten Tiefe auszubilden.
Nach der Realisierung der Mikroküvetten in dieser Polymer- oder Oxidmineralschicht kann man die hydrophilen oder hydrophoben Zonen wie vorhergehend durch Reaktion bzw. Umsetzung einer Goldschicht mit einem Thiol definieren. Im Falle einer Polymerschicht können die hydrophoben Zonen auch durch die Polymerschicht gebildet werden.
In den 10A bis 10C sind die Realisierungsschritte dieser Vorrichtung dargestellt.
In der 10A ist das aktive Substrat 21a an den Analysestellen mit Oberflächenelementen 21b ausgestattet.
Auf diesem Substrat 21a scheidet man zunächst eine dicke Polymerschicht 21c ab, zum Beispiel Polyimid mit einer Dicke von 5 bis 100 μm, stellt dann in dieser Schicht Mikroküvetten 23 her, zum Beispiel durch Lithographie/Ätzung, Formung bzw. Guss, ...
Anschließend scheidet man auf den Zonen des Trägers, die aus hydrophilem Material sein sollen, eine Goldschicht M ab, um die hydrophilen Zonen zu definieren.
In der 10B ist die daraus resultierende Struktur dargestellt, die ein aktives Substrat 21a, die Oberflächenelemente 21b, die Polymerschicht 21c, die Mikroküvetten 23 und die Goldschicht M umfasst.
In der 10C ist der Schritt zur Bildung der hydrophilen Zonen durch Behandlung des Ganzen durch ein hydrophiles Thiol dargestellt, das sich auf dem Gold M festsetzt und die Zonen aus hydrophilem Material 24 bildet.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, Zonen aus hydrophobem Material zu bilden, da diese durch die zwischen den Mikroküvetten 23 verbleibende Polymerschicht 21c gebildet werden.
In den 11A bis 11G sieht man die verschiedenen Schritte des Herstellungsverfahrens einer der zweiten Realisierungsart der Erfindung entsprechenden Vorrichtung, die zwei Typen von hydrophilem Material umfasst.
In diesem Fall geht man, wie dargestellt in der 11A, beginnt man mit einem Träger 51 zum Beispiel aus Silicium, in dem durch Lithographie/Ätzung kegelstumpfförmige Mikroküvetten 53 hergestellt werden, wie bei dem ersten Realisierungsbeispiel. Anschließend scheidet man auf dem Ganzen eine Goldschicht M ab.
In der 11B ist die Trägerstruktur nach dem Abscheiden eines Resists R auf den Stellen dargestellt, die den Zonen entsprechen, die das zweite hydrophile Material umfassen sollen.
In der 11C ist die Struktur dargestellt, die man erhält nach dem Ätzen des Golds in den Zonen, die dem hydrophoben Material und dem ersten hydrophilen Material entsprechen, und nach dem Eliminieren des Resists R in den dem zweiten hydrophilen Material entsprechenden Zonen.
In der 11D ist die Struktur dargestellt, die man erhält nach dem Schutz der Böden der Mikroküvetten durch ein Resist R, gleich oder anders als das erste Resist R. Dieser Schutz kann realisiert werden mittels lithographischer Techniken, indem ein Fotoresist an den gewünschten Stellen bestrahlt und anschließend in den gewünschten Zonen eliminiert wird.
In der 11E ist die Realisierung der Zonen aus hydrophobem Material 59 dargestellt, die durch hydrophobe Silanierung des Trägers mittels "Repelsilane" gebildet werden.
In der 11F sind die Zonen 57 aus dem zweiten hydrophilen Material dargestellt, erzeugt durch die Reaktion bzw. Umsetzung von Gold mit einem hydrophilen Thiol, das COOH- oder NH₂-Gruppen umfasst, zum Beispiel HOOC-(CH₂)₂-SH.
In der 11G ist die endgültige Struktur dargestellt, die man erhält, nachdem man den Resist R vom Boden der Mikroküvetten eliminiert hat und den Träger einer Silanierungsbehandlung mittels OH(CH₂)₁₆-SH unterzogen hat.
Mit einer solchen Silanierungsbehandlung erhält man also ein erstes hydrophiles Material 55, das hydrophile OH-Gruppen umfasst, während die Zonen 57 des zweiten hydrophilen Materials hydrophile COOH-Gruppen umfassen. Indem man also ein Reagens mit OH-Gruppen wie ein Oligonucleotid, einen Linker oder einen Nucleotidsynthese-Vorläufer, funktionalisiert mit einer OH-Gruppe, verwendet, kann man dieses Reagens vorzugsweise am Boden der Mikroküvetten fixieren.
Selbstverständlich kann die Schrittfolge des oben beschriebenen Beispiels verändert werden. Ebenso könnte man andere Techniken anwenden, um jeweils die Zonen 57 und 55 des ersten und zweiten hydrophilen Materials zu realisieren, und im Falle der Verwendung eines hydrophoben Trägers kann man die Schritte zur Realisierung der Zonen 59 aus hydrophobem Material weglassen.

Claims

Vorrichtung zur Durchführung einer chemischen oder biologischen Analyse, die einen Träger umfasst, der eine Vielzahl von Analysenstellen aufweist, die ein chemisches oder biologisches Reagens fixieren können, wobei die Analysenstellen Mikroküvetten (23, 53) darstellen, die in Form einer Vertiefung (Mulde) in dem Träger (21, 51) vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände und der Boden der Mikroküvetten und die Zonen der Oberfläche des Trägers, die jede Mikroküvette umgeben, hier als Mikroküvetten-Ränder bezeichnet, aus mindestens einem hydrophilen Material (24, 55, 57) hergestellt sind, und dass die ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den die Mikroküvetten umgebenden Zonen angeordnet sind, aus einem hydrophoben Material (27, 59) hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Mikroküvetten die Form eines Kegelstumpfes haben, dessen kleine Basis dem Boden der Mikroküvetten entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der die Seitenwände, der Boden und die Ränder der Mikroküvetten aus dem gleichen hydrophilen Material (24) hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der der Boden der Mikroküvetten aus einem ersten hydrophilen Material (24, 55) und mindestens ein Teil der Seitenwände der Mikroküvetten sowie die Ränder der Mikroküvetten aus einem zweiten hydrophilen Material (57) hergestellt sind, wobei nur das erste hydrophile Material geeignet ist, das chemische oder biologische Reagens zu fixieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der das (die) hydrophile(n) Material (Materialien) hydrophile Gruppen aufweist (aufweisen), die ausgewählt sind aus den Epoxy-, -OH-, -SH-, -NH-, -NH₂- und -COOH-Gruppen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der das hydrophobe Material hydrophobe Gruppen umfasst, die ausgewählt sind aus Kohlenwasserstoff- und Fluorkohlenstoff-Gruppen.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, in der das erste hydrophile Material hydrophile Gruppen aufweist, die von denjenigen des zweiten hydrophilen Materials verschieden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in der der Träger ein aktives Substrat mit einem integrierten elektronischen System mit elektronischer Funktion umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in der das biologische Reagens ein Oligonucleotid ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Durchführung einer chemischen oder biologischen Analyse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das die folgenden Stufen umfasst: a) Herstellung von muldenförmigen Mikroküvetten (23, 53) auf der Oberfläche des Trägers (21, 51) und b) Bildung mindestens eines hydrophilen Materials (24, 55, 57) auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten, wenn der Träger hydrophob ist, oder Bildung eines hydrophoben Materials (27, 59) auf den ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten angeordnet sind, dann Bildung mindestens eines hydrophilen Materials (24, 55, 57) auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten.
Verfahren nach Anspruch 10, das zur Herstellung einer Vorrichtung zur Durchführung einer chemischen oder biologischen Analyse nach Anspruch 3 die folgenden Stufen umfasst: a) Herstellung von muldenförmigen Mikroküvetten auf der Oberfläche des Trägers, b) Begrenzung der ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten angeordnet sind und ein hydrophobes Material (27) aufweisen müssen, und c) Bildung eines hydrophilen Materials (24) auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten.
Verfahren nach Anspruch 10, das zur Herstellung einer Vorrichtung zur Durchführung einer chemischen oder biologischen Analyse nach Anspruch 4 die folgenden Stufen umfasst: a) Herstellung von muldenförmigen Mikroküvetten auf der Oberfläche des Trägers, b) Begrenzung der ebenen Zonen des Trägers, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten angeordnet sind und ein hydrophobes Material (59) aufweisen müssen, c) anschließendes Begrenzen mindestens eines Teils der Seitenwände der Mikroküvetten und der Ränder der Mikroküvetten, die das zweite hydrophile Material aufweisen müssen, und d) Bildung des ersten hydrophilen Materials (55) auf dem Boden der Mikroküvetten und des zweiten hydrophilen Materials (57) auf mindestens einem Teil der Seitenwände der Mikroküvetten und auf den Rändern der Mikroküvetten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin die Mikroküvetten durch Eingravieren hergestellt worden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin der Träger eine Oberflächenschicht aus einem Polymer oder einem Mineraloxid aufweist, die auf einem aktiven Substrat mit elektronischer Funktion abgeschieden ist, und worin die Mikroküvetten durch Eingravieren in die Schicht aus dem Polymer oder Oxid hergestellt worden sind.
Verfahren nach Anspruch 10, worin auf dem Träger, der aus Silicium oder aus Glas besteht, das hydrophobe Material gebildet wird durch Umsetzung des Glases oder des Siliciums, das vorher einer Oxidation unterworfen worden ist, mit einem hydrophoben Silanierungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das hydrophobe Silanierungsmittel ein Silan der Formel ist:
worin R¹, R² und R³, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt werden aus C₁-C₃-Alkoxygruppen und Halogenatomen und R⁴ eine lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoff-Gruppe darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, worin man auf dem Träger, der aus Silicium oder aus Glas besteht, das hydrophile Material gebildet wird durch Umsetzung des Glases oder des Siliciums, das einer vorherigen Oxidation unterworfen worden ist, mit einem hydrophilen Silanierungsmittel.
Verfahren nach Anspruch 17, worin das hydrophile Silanierungsmittel ein Silan der Formel ist:
worin R¹, R² und R³, die gleich oder verschieden sein können, ausgewählt werden aus C₁-C₃-Alkoxygruppen und Halogenatomen und R⁵ eine lineare oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe darstellt, die mindestens eine hydrophile Gruppe aufweist, die ausgewählt wird unter den Epoxy-, -OH-, -SH-, -NH₂-, -NH- und -COOH-Gruppen.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das hydrophobe Material gebildet wird durch Umsetzung einer Metallschicht aus Gold, Silber, Kupfer oder einer ihrer Legierungen, die auf den ebenen Zonen des Trägers angeordnet ist, die zwischen den Rändern der Mikroküvetten liegen, mit einem Thiol oder einem Disulfid, das eine hydrophobe Kohlenwasserstoff- oder Fluorkohlenstoffgruppe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin das hydrophile Material gebildet wird durch Umsetzung einer Metallschicht aus Gold, Silber, Kupfer oder einer ihrer Legierungen, die auf den Seitenwänden, auf dem Boden und auf den Rändern der Mikroküvetten abgeschieden worden sind, mit einem Thiol oder einem Disulfid, das mindestens eine hydrophile Gruppe aufweist, die ausgewählt wird unter den Epoxy-, -OH-, -SH-, -NH-, -NH₂- und -COOH-Gruppen.