EP1507591A1 - Method for transferring molecules from a chemically reacting first flow into an adjacent chemically second reacting flow - Google Patents

Method for transferring molecules from a chemically reacting first flow into an adjacent chemically second reacting flow

Info

Publication number
EP1507591A1
EP1507591A1 EP03755135A EP03755135A EP1507591A1 EP 1507591 A1 EP1507591 A1 EP 1507591A1 EP 03755135 A EP03755135 A EP 03755135A EP 03755135 A EP03755135 A EP 03755135A EP 1507591 A1 EP1507591 A1 EP 1507591A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow
flows
molecule
microparticle
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03755135A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
John Simpson Mccaskill
Thomas RÜCKER
Harald Mathis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP1507591A1 publication Critical patent/EP1507591A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D57/00—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00783—Laminate assemblies, i.e. the reactor comprising a stack of plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00851—Additional features
    • B01J2219/00853—Employing electrode arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00905—Separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00925—Irradiation
    • B01J2219/0093—Electric or magnetic energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0636—Focussing flows, e.g. to laminate flows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic

Definitions

  • the invention relates to a method for transferring molecules from a chemically reacting first stream into an adjacent chemically reacting second stream, that is to say a method in which molecules are selectively transferred between at least two chemically reacting flows.
  • biopolymers using chemical and enzymatic reagents often requires a large number of steps under different conditions in biotechnology. This requires an increasing number of steps, variety, parallelism and integration with increasingly programmable reaction management.
  • biopolymer processing operations include synthesis, amplification, separation, selection, modification, cutting and assembly, labeling, detection, sorting, nano assembly and reaction control.
  • synthesis, amplification, separation, selection, modification, cutting and assembly labeling, detection, sorting, nano assembly and reaction control.
  • detection, sorting nano assembly and reaction control.
  • nano assembly and reaction control Especially in "lab-on-a-chip” applications, a complete automated and self-sufficient sample processing is sought.
  • the invention contributes to this broad technical field of application, in which computer-controlled and parallel transfer of biopolymers in small volumes between a large number of different reaction solutions.
  • microreactor systems with electrical fields is generally limited to arrangements that generate fields in the longitudinal direction of the flow and thus only use the electrophoretic effect for particle separation or serve to transport the particles.
  • the fields created can be pulsed or harmonically modulated fields that are actually capable of avoiding electrolysis within certain parameter limits (concentration, current density, potential differences).
  • An adaptation to the particle types, however, is hardly possible.
  • the use of protected electrodes by gels or polymers prevents the rigid attachment of ions and the redox conversion of the particles to be transported.
  • the static biochips currently mostly used only allow a few process steps per chip. This makes further process integration very difficult.
  • the invention proposes a method according to claim 1; individual embodiments of the invention are specified in the subclaims.
  • the invention therefore describes a method for converting a molecule, molecular complex or microparticle in a first flow into a second flow flowing adjacent to the first flow and contacting it at least in regions along a boundary layer, the at least two laminar flows having different chemical compositions, which contain, in particular, mutually incompatible reaction agents (for example catalysts, buffers) in order to cause reactions on the molecule, molecular complex or microparticles to be transferred, it also being provided that
  • reaction agents for example catalysts, buffers
  • the invention thus proposes (bio) molecules or (bio) molecule complexes induced by electrical fields from a first flowing medium with which the molecule can initiate a (bio) chemical reaction into a second flowing medium to which the molecule can also react (bio-) chemically.
  • the transfer of the reactant in the form of the (bio) molecule or complex thus takes place in the flow.
  • the peculiarity of the invention consists precisely in this selective addressing, which takes place through the parameters of the electric field.
  • Inhomogeneous electric fields have proven to be particularly advantageous for transverse transport.
  • the transverse transport according to the invention preferably utilizes the dipole moment of a molecule, a molecular complex or a particle, which follows this in particular in an inhomogeneous electric field.
  • the type of application of the electric fields is selected such that the flowing media are not exposed to any electrochemical reactions.
  • Electrodes are inserted into the channel in a sequence that runs transversely to the direction of flow so that they do not disturb the flow conditions.
  • the electrode spacing ranges between l ⁇ m and lOO ⁇ m depending on the channel width and task. If the induced transport path is longer than the width of the mixture layer, molecules can be affected by a reaction condition, i.e. Reaction solution to the other (and returned if desired).
  • the molecules can be the biomolecules themselves or other reagents (see Fig. 1).
  • the electrodes are addressed individually and pulsed with digital voltages or by means of analog voltages in such a way that particle transport starts due to electrophoresis or electromigration across the flow direction.
  • digital voltages with which the pulse duration and duty cycle can be set, electrolytic phenomena, especially in the high salt area, can be avoided by undermining the electrode kinetics.
  • Electrodes with gels or polymers prevent the rigid attachment of ions and the redox conversion of the particles to be transported. 5.
  • the individual control of the electrodes also makes it possible to adapt the electrical parameters to the types of particles to be moved, so that neighboring types of particles are influenced less or not at all.
  • the use of the neighboring 'laminar flow technology allows a high degree of integration and prevents contamination.
  • the electrode-controlled transfer of biomolecules between solutions is quick and reversible and can even cause the samples to concentrate with minimal losses.
  • the use of the digital fields enables individual control of a large number of electrodes, so that the particles can be specifically addressed and disruptive effects such as electrolytic phenomena can be avoided.
  • Very small field strengths can be achieved by using small rectangular electrodes with small distances between them.
  • the fields can be made inhomogeneous, so that particles with a stronger dipole than ion character can also be influenced effectively.
  • PCR polymerase chain reaction
  • the clinical diagnosis of pathogenic organisms usually consists of several reaction steps, the reaction conditions of which are incompatible. The most important steps are the disruption of the cells and the extraction and detection of the nucleic acid.
  • it is possible to disrupt cells by adding lysis buffer in order to release genomic or plasmid DNA. After digestion, unnecessary cell components, such as cell wall pieces or proteins, have to be removed.
  • This DNA preparation can be solved by adjacent laminar flows if the cells are placed in cell lysis buffer in one channel and a transport buffer in the adjacent channel.
  • the DNA will be transferred from the cell lysis buffer into a transport buffer using electrical fields which are directed transversely to the direction of flow and can be used directly for further manipulations, such as restriction, or for detection, e.g. by means of hybridization.
  • a problem with the multiple restriction digestion of DNA is the sometimes very different buffer conditions of the individual restriction enzymes. Adjacent laminar flows can solve this problem if the various buffers with the corresponding enzymes run side by side and only the DNA is transferred.
  • the cut DNA can be ligated in a further channel with the appropriate enzyme / reaction solution with a target sequence.
  • nucleic acids consists of the repeated sequence of several work steps.
  • a start nucleoside is elongated by coupling 5 'chemically protected nucleosides.
  • the protective group is then removed and the next nucleoside is coupled.
  • the product is chemically oxidized.
  • the individual steps can be solved by the arrangement of the corresponding laminar flows and the electrode-induced transport of the growing synthesis product according to the invention.
  • Fig. 1 A microstructured channel system with sudden contact of the laminar flows.
  • the white arrows indicate the direction of the laminar flows (1).
  • (2) marks the contact point of these rivers.
  • the dark rectangles (3) stand for electrode arrays with which components can be transferred from one flow to another. The method is not limited to two parallel channels
  • Fig. 2 A microstructured channel system with a switching channel (4).
  • the labeling is analogous to Fig. 1.
  • the process is not limited to two channels.

Abstract

The invention relates to a method for transferring a molecule, molecule complex or microparticle located in a first flow into a second flow, which is flowing adjacent to the first flow and is in contact therewith at least in areas along an interface. The at least two laminar flows have different chemical compositions and, in particular, provoke reactions (e.g. catalysts, buffer solutions) that are incompatible with one another on the molecule, molecule complex or microparticle to the transferred. Due to the laminar flow, the chemical composition in both flows are preserved despite the existence of contact surfaces. In order to transfer the molecule, molecule complex or microparticle, an electric field is applied at least in the contact area of the interface of the at least two flows. This electric field is oriented essentially perpendicular to the direction of flow or to the directions of flow of the at least two flows.

Description

Verfahren zum Überführen von Molekülen aus einem chemisch reagierenden ersten Strom in einen benachbarten chemisch reagierenden zweiten Strom Method for transferring molecules from a chemically reacting first stream to an adjacent chemically reacting second stream
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen von Molekülen aus einem chemisch reagierenden ersten Strom in einen benachbarten chemisch reagierenden zweiten Strom, also ein Verfahren, bei dem Moleküle selektiv zwischen mindestens zwei chemisch reagierenden Strömungen selektiv überführt wer- den.The invention relates to a method for transferring molecules from a chemically reacting first stream into an adjacent chemically reacting second stream, that is to say a method in which molecules are selectively transferred between at least two chemically reacting flows.
Technische AnwendungsgebieteTechnical fields of application
Die Verarbeitung von Biopolymeren mit Hilfe von chemischer und enzymati- scher Reagenzien erfordert häufig eine Vielzahl von Schritten unter unterschiedlichen Bedingungen in der Biotechnologie. Dabei wird eine steigende Schrittzahl, Variationsvielfalt, Parallelität und Integration unter zunehmend programmierbarer Reaktionsführung benötigt. Solche Biopolymer Verarbeitungsvorgänge schließen Synthese, Amplifikation, Trennung, Selektion, Modifi- kation, Schneiden und Zusammenfügen, Labelling, Detektion, Sortierung, Na- noassembly und Reaktionssteuerung ein. Vor allem in "Lab-on-a-chip" Anwendungen wird eine komplette automatisierte und autark ablaufende Probenverarbeitung angestrebt. Die Erfindung trägt zu diesem breiten technischen Anwendungsgebiet bei, in dem rechnergesteuert und parallel in kleinsten Vo- lumina Biopolymere zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen Reaktionslösungen übertragen werden.The processing of biopolymers using chemical and enzymatic reagents often requires a large number of steps under different conditions in biotechnology. This requires an increasing number of steps, variety, parallelism and integration with increasingly programmable reaction management. Such biopolymer processing operations include synthesis, amplification, separation, selection, modification, cutting and assembly, labeling, detection, sorting, nano assembly and reaction control. Especially in "lab-on-a-chip" applications, a complete automated and self-sufficient sample processing is sought. The invention contributes to this broad technical field of application, in which computer-controlled and parallel transfer of biopolymers in small volumes between a large number of different reaction solutions.
Stand der TechnikState of the art
Viele biotechnologische Prozesse basieren auf der Kombination von mehreren Reaktionsschritten, die oft auf sehr unterschiedliche und nicht-kompatible Re- aktionsbedingungen angewiesen sind. Die Arbeit mit Restriktionsenzymen, Li- gasen und Polymerasen sind charakteristische Beispiele hierfür, die den Wechsel von Reaktionspuffern erfordert. In anderen Fällen ist es nötig, prinzipiell kompatible Teilschritte in einer bestimmten Reihenfolge abzuarbeiten. Die Re- aktionsbedingungen für Biopolymere zu ändern ist aufwendig und erfordert spezifische Trennungs- und Aufkonzentrierungsschritte, z.B. das Entsalzen von Nukleinsäuren. Es bildet eine signifikante technische Barriere zur Integration, wenn Proben nicht immobilisiert und identisch verarbeitet werden sollen. Unabhängig davon, ob diese Transferschritte automatisch oder manuell ausge- führt werden, erhöhen sie sowohl die benötigte Zeit als auch das Kontaminationsrisiko und verursachen materielle Verluste an Proben.Many biotechnological processes are based on the combination of several reaction steps, which are often based on very different and incompatible re- action conditions are instructed. Working with restriction enzymes, ligases and polymerases are characteristic examples of this, which requires the change of reaction buffers. In other cases, it is necessary to process principally compatible substeps in a certain order. Changing the reaction conditions for biopolymers is complex and requires specific separation and concentration steps, for example the desalting of nucleic acids. It forms a significant technical barrier to integration if samples are not to be immobilized and processed identically. Regardless of whether these transfer steps are carried out automatically or manually, they increase both the time required and the risk of contamination and cause material losses on samples.
Hoch parallele Probenführung und Laborautomatisierung im Bereich der Biotechnologie zeigen zwei unterschiedliche Ansätze: offene Chiptechnologie (DNA Chips, Antikörper Chips usw.) und geschlossene Mikrofluidiksysteme (Lab-on-a-Chip). Erfolgreiche bisherige Ansätze, Reaktionssysteme in Mikro- strukturen oberhalb von 1000 Proben zu implementieren basieren auf der Miniaturisierung von offenen Reaktionskammern (also der ersten Kategorie). Im wesentlichen seriell arbeitende Pipettierroboter sind dann notwendig, um Pro- ben von einer Kammer in die nächste zu bringen, und begrenzen den Probendurchsatz, wenn Molekültransferschritte benötigt werden. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn Biomoleküle in Lösung von einer Reaktionsbedingung in eine andere gewechselt werden müssen, z.B. um Reaktionen unter einer anderen Pufferbedingung zu führen. Elektroelution und Elektroentsalzung sind gängige aber aufwendige Methoden, um größere Probenmengen zwischen Reaktionsschritten aufzuarbeiten. Sie werden zwischen sich ruhenden Flüssigkeiten verwendet.Highly parallel sample handling and laboratory automation in the field of biotechnology show two different approaches: open chip technology (DNA chips, antibody chips etc.) and closed microfluidic systems (lab-on-a-chip). Successful approaches to date to implement reaction systems in microstructures above 1000 samples are based on the miniaturization of open reaction chambers (ie the first category). Substantially serial pipetting robots are then required to transfer samples from one chamber to the next and limit the sample throughput when molecular transfer steps are required. This is especially the case when biomolecules in solution have to be switched from one reaction condition to another, e.g. to conduct reactions under a different buffer condition. Electroelution and electro-desalination are common but complex methods to process larger amounts of samples between reaction steps. They are used between liquids at rest.
Unterschiedliche Reaktionsbedingungen können mit Hilfe einer laminaren Flusstechnik in unmittelbare Nähe in geschlossene Mikrosysteme gebracht werden. Hierbei werden zwei oder mehr Flüsse parallel oder antiparallel nebeneinander in einer Reaktionskammer geführt. Die niedrige Reynoldszahl und die kleinen Diffusionskoeffizienten (im Vergleich zu Kontaktzeiten) führen zu einer vernachlässigbaren Vermischung der beiden Lösungen an der Grenzfläche. Eine solche Technik ist bereits früher vorgeschlagen worden. Biomoleküle können dann (z. B. auf magnetischen Beads) von einer Lösung in die nächste transferiert werden. Dieser Transfer ist aber relativ schwer zu integrieren und zu kontrollieren; eine parallele individuelle Reaktionsführung mit Magneten ist aufwendig.Different reaction conditions can be brought into close proximity in closed microsystems with the help of a laminar flow technique. Here, two or more flows are run parallel or antiparallel side by side in a reaction chamber. The low Reynolds number and the small diffusion coefficients (compared to contact times) lead to a negligible mixing of the two solutions at the interface. Such a technique has been proposed previously. Biomolecules can then (e.g. on magnetic beads) be transferred from one solution to the next. However, this transfer is relatively difficult to integrate and control; a parallel individual reaction with magnets is complex.
Die Kombination von Mikroreaktorsystemen mit elektrischen Feldern be- schränkt sich in der Regel auf solche Anordnungen, die Felder in Längsrichtung des Flusses erzeugen und so lediglich den elektrophoretischen Effekt zur Teilchentrennung ausnutzen oder dem Teilchentransport dienen. Bei den angelegten Feldern kann es sich um gepulste oder harmonisch modulierte Felder handeln, die tatsächlich fähig sind, Elektrolyse in bestimmten Parametergren- zen (Konzentration, Stromdichte, Potentialunterschiede) zu vermeiden. Eine Anpassung an die Teilchensorten dagegen ist kaum möglich. Die Verwendung von geschützten Elektroden durch Gele oder Polymere verhindert die starre Anlagerung von Ionen und die Redox-Umsetzung der zu transportierenden Teilchen. Die zur Zeit meist verwendeten statischen Biochips lassen immer nur wenige Prozessschritte pro Chip zu. Das macht eine weitere Integration von Prozessen sehr schwierig.The combination of microreactor systems with electrical fields is generally limited to arrangements that generate fields in the longitudinal direction of the flow and thus only use the electrophoretic effect for particle separation or serve to transport the particles. The fields created can be pulsed or harmonically modulated fields that are actually capable of avoiding electrolysis within certain parameter limits (concentration, current density, potential differences). An adaptation to the particle types, however, is hardly possible. The use of protected electrodes by gels or polymers prevents the rigid attachment of ions and the redox conversion of the particles to be transported. The static biochips currently mostly used only allow a few process steps per chip. This makes further process integration very difficult.
Aufgabetask
Eine Vielzahl von individuell programmierbaren Reaktionsschritten in parallelen Biopolymerproben sollen unter verschiedenen Reaktionsbedingungen in kleinen Volumina durchgeführt werden. Dies soll ohne aufwändige Trenn- oder Pipet- tierschritte oder mechanische oder hydrodynamische Schaltung geschehen, die eine Integration für hoch parallelen Probendurchsatz verhindern. LösungA large number of individually programmable reaction steps in parallel biopolymer samples are to be carried out in small volumes under different reaction conditions. This should be done without complex separation or pipetting steps or mechanical or hydrodynamic switching, which prevent integration for highly parallel sample throughput. solution
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen; einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.To achieve this object, the invention proposes a method according to claim 1; individual embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Mit der Erfindung wird demzufolge ein Verfahren zum Überführen eines in einer ersten Strömung befindlichen Moleküls, Molekülkomplexes oder Mikropartikels in eine benachbart zur ersten Strömung fließende und diese zumindest bereichsweise entlang einer Grenzschicht kontaktierende zweite Strömung beschrieben, wobei die mindestens zwei laminaren Strömungen unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen, die insbesondere zueinander inkompatible Reaktionsmittel (z.B. Katalysatoren, Puffer) enthalten, um Reaktionen an dem zu überführenden Molekül, Molekülkomplex oder Mikropartikeln hervorzurufen, wobei zusätzlich vorgesehen ist,The invention therefore describes a method for converting a molecule, molecular complex or microparticle in a first flow into a second flow flowing adjacent to the first flow and contacting it at least in regions along a boundary layer, the at least two laminar flows having different chemical compositions, which contain, in particular, mutually incompatible reaction agents (for example catalysts, buffers) in order to cause reactions on the molecule, molecular complex or microparticles to be transferred, it also being provided that
dass die chemischen Zusammensetzungen in den beiden Strömungen trotz der Kontaktflächen durch die laminaren Strömungen aufrecht erhalten bleiben und - dass zumindest im Kontaktbereich der Grenzschicht der mindestens zwei Strömungen zur Überführung des Moleküls, Molekülkomplexes oder Mikropartikels ein elektrisches Feld angelegt wird, dass im wesentlichen quer zur Flussrichtung bzw. zu den Flussrichtungen der mindestens zwei Strömungen gerichtet ist.that the chemical compositions in the two flows are maintained despite the contact areas by the laminar flows and - that at least in the contact area of the boundary layer of the at least two flows for the transfer of the molecule, molecular complex or microparticle an electrical field is applied that is essentially transverse to the direction of flow or is directed to the flow directions of the at least two flows.
Mit der Erfindung wird also vorgeschlagen, (Bio-)Moleküie bzw. (Bio-) Molekülkomplexe durch elektrische Felder induziert von einem ersten strömenden Medium, mit dem das Molekül eine (bio-)chemische Reaktion eingehen kann, in ein zweites strömendes Medium, mit dem das Molekül ebenfalls (bio-) che- misch reagieren kann, zu überführen. Der Transfer des Reaktants in Form des (Bio-)Moleküls bzw. -komplexes erfolgt also im Fluss. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, über das Anlegen von elektrischen Feldern, die im wesentlichen quer zum Fluss gerichtet sind, selektiv Moleküle, Molekülkomplexe oder Partikel in den Strömungen anzusprechen. Die Besonderheit der Erfindung besteht gerade in diesem selektiven Anspre- chen, was durch die Parameter des elektrischen Feldes erfolgt. Insbesondere haben sich inhomogene elektrische Felder für den Quertransport als vorteilhaft herausgestellt. Vorzugsweise wird durch den erfindungsgemäßen Quertransport das Dipolmoment eines Moleküls, eines Molekülskomplexes oder eines Partikels ausgenutzt, das insbesondere in einem inhomogenen elektrischen Feld diesem folgt.The invention thus proposes (bio) molecules or (bio) molecule complexes induced by electrical fields from a first flowing medium with which the molecule can initiate a (bio) chemical reaction into a second flowing medium to which the molecule can also react (bio-) chemically. The transfer of the reactant in the form of the (bio) molecule or complex thus takes place in the flow. With the method according to the invention, it is possible to selectively address molecules, molecular complexes or particles in the flows by applying electrical fields which are directed essentially across the flow. The peculiarity of the invention consists precisely in this selective addressing, which takes place through the parameters of the electric field. Inhomogeneous electric fields have proven to be particularly advantageous for transverse transport. The transverse transport according to the invention preferably utilizes the dipole moment of a molecule, a molecular complex or a particle, which follows this in particular in an inhomogeneous electric field.
Die Art der Anlegung der elektrischen Felder ist nach der Erfindung der Art gewählt, dass die strömenden Medien keinerlei elektrochemischen Reaktionen ausgesetzt sind.According to the invention, the type of application of the electric fields is selected such that the flowing media are not exposed to any electrochemical reactions.
Grundzüge der LösungswegeOutlines of the solutions
1. Unterschiedliche mischbare Lösungen werden unter parallelen oder antiparallelen laminaren Flussbedingungen in direktem Kontakt über einer gewissen Strecke geführt, ohne sich insgesamt zu vermischen. Dies kann u.a. in geschlossenen Mikroreaktoren in Kanälen geschehen. Unter den verwendeten Flussgeschwindigkeiten (<< 1 m/s) und Dimensionen (Kanäle mit Breiten und Tiefen auf der Skala von lμm - 10mm) sind hydrodynamische Turbulenzen nicht vorhanden und thermische Konvek- tion vernachlässigbar. In der Abwesenheit von elektrischen Feldern findet der Austausch von Molekülen zwischen benachbarten Flüssen lediglich ü- ber Diffusion statt. Die Diffusion verursacht eine Mischung der Flüssigkeiten nur innerhalb einer Grenzschicht (Mischungsschicht). Die Breite der Mischungsschicht steigt mit der Kontaktlänge und hängt von der Fließgeschwindigkeit ab. Typische Diffusionskoeffizienten von Biomolekülen z. B. sind im Bereich 10"u m2/s. 2. Da sich parallele/anti-parallele laminare Flüsse nicht durchmischen können sehr unterschiedliche Reaktionsbedingungen in unmittelbare räumliche Nähe gebracht werden. Das ist von besonderem Interesse, wenn sich Komponenten der einzelnen Lösungen gegenseitig durch Inhibition oder ungewollte Reaktion stören oder verbrauchen würden. Statt die einzelnen nicht-kompatiblen Reaktionsschritte räumlich getrennt und nacheinander ablaufen zu lassen, wird nur das Biomolekül von Interesse quer zur Strömungsrichtung der Flüsse von einer Reaktionslösung in eine andere transportiert. Dadurch entfallen zusätzliche Zwischenschritte, wie Entsalzung oder Reinigung.1. Different miscible solutions are carried out under parallel or anti-parallel laminar flow conditions in direct contact over a certain distance without mixing overall. This can be done in closed microreactors in channels. Under the flow velocities used (<< 1 m / s) and dimensions (channels with widths and depths on the scale of lμm - 10mm), hydrodynamic turbulence is not present and thermal convection is negligible. In the absence of electrical fields, the exchange of molecules between neighboring rivers only takes place via diffusion. Diffusion causes the liquids to mix only within a boundary layer (mixture layer). The width of the mixture layer increases with the contact length and depends on the flow rate. Typical diffusion coefficients of biomolecules e.g. B. are in the range 10 "u m 2 / s. 2. Since parallel / anti-parallel laminar flows do not mix, very different reaction conditions can be brought into close proximity. This is of particular interest if components of the individual solutions mutually interfere or consume each other through inhibition or unwanted reaction. Instead of allowing the individual non-compatible reaction steps to be spatially separated and run one after the other, only the biomolecule of interest is transported from one reaction solution to another across the flow direction of the rivers. This eliminates additional intermediate steps such as desalination or cleaning.
3. Durch den direkten Kontakt der unterschiedlichen Lösungen können geladene Moleküle ohne Hinderung durch eine Barriere mittels eines elektrischen Feldes von einer Lösung zur nächsten transferiert werden. Es wer- den Elektroden in einer quer zur Flussrichtung verlaufenden Aufeinanderfolge in den Kanal so eingebracht, dass diese die Flussverhältnisse nicht stören. Die Elektrodenabstände bewegen sich zwischen lμm und lOOμm je nach Kanalbreite und Aufgabe. Wenn der induzierte Transportweg länger als die Breite der Mischungsschicht ist, können Moleküle von einer Reaktionsbedingung, d.h. Reaktionslösung zur anderen (und wenn gewünscht zurück) geführt werden. Die Moleküle können die Biomoleküle selbst sein oder sonstige Reagenzien (siehe Abb. 1).3. Due to the direct contact of the different solutions, charged molecules can be transferred from one solution to the next by means of an electric field without being hindered by a barrier. Electrodes are inserted into the channel in a sequence that runs transversely to the direction of flow so that they do not disturb the flow conditions. The electrode spacing ranges between lμm and lOOμm depending on the channel width and task. If the induced transport path is longer than the width of the mixture layer, molecules can be affected by a reaction condition, i.e. Reaction solution to the other (and returned if desired). The molecules can be the biomolecules themselves or other reagents (see Fig. 1).
4. Die Elektroden werden individuell und gepulst mit Digitalspannungen oder mittels Analogspannungen so angesprochen, dass ein Teilchentransport aufgrund von Elektrophorese oder Elektromigration quer zur Flussrichtung einsetzt. Durch die Verwendung von Digitalspannungen, bei denen Pulsdauer und Tastverhältnis einstellbar sind, können elektrolytische Erscheinungen vor allem im Hochsalzbereich durch Unterlaufen der Elektroden- kinetiken vermieden werden. Die bekannte Verwendung von geschützten4. The electrodes are addressed individually and pulsed with digital voltages or by means of analog voltages in such a way that particle transport starts due to electrophoresis or electromigration across the flow direction. By using digital voltages, with which the pulse duration and duty cycle can be set, electrolytic phenomena, especially in the high salt area, can be avoided by undermining the electrode kinetics. The well-known use of protected
Elektroden durch Gele oder Polymere verhindert die starre Anlagerung von Ionen und die Redox-Umsetzung der zu transportierenden Teilchen. 5. Die individuelle Ansteuerung der Elektroden ermöglicht es ferner, die e- lektrischen Parameter an die zu bewegenden Teilchensorten anzupassen, so dass benachbarte Teilchensorten weniger stark oder gar nicht be- einflusst werden.Electrodes with gels or polymers prevent the rigid attachment of ions and the redox conversion of the particles to be transported. 5. The individual control of the electrodes also makes it possible to adapt the electrical parameters to the types of particles to be moved, so that neighboring types of particles are influenced less or not at all.
6. Die Lösungen werden so zusammengesetzt, dass die Beweglichkeit der Ionen und der Dissoziationsgrad der Hilfsstoffe (Leitsalz, Puffer) die Bewegung der eigentlichen Teilchen durch Abschirmeffekte an den Elektro- den oder Vermischungen der Puffer bzw. Reaktionslösungen vor allem an den Grenzflächen nur wenig beeinflussen.6. The solutions are put together in such a way that the mobility of the ions and the degree of dissociation of the auxiliary substances (conductive salt, buffer) have little effect on the movement of the actual particles due to shielding effects on the electrodes or mixing of the buffers or reaction solutions, especially at the interfaces ,
7. Durch die Einführung einer Trennwand mit kurzen Verbindungskanälen in regelmäßigen Abständen können nach kurzen Transferperioden unter konstanten Flussbedingungen Zeit für Mischvorgänge und Reaktionen in den getrennten Lösungen gelassen werden, ohne dass sich die beiden Lösungen in dieser Zeit vermischen (siehe Abb. 2).7. By introducing a partition with short connecting channels at regular intervals, after short transfer periods under constant flow conditions, time for mixing processes and reactions in the separate solutions can be left without the two solutions mixing during this time (see Fig. 2).
Verbesserungen und Vorteile gegenüber Stand der TechnikImprovements and advantages over the prior art
Die Nutzung der benachbarten' laminaren Flusstechnik erlaubt ein hohes Maß an Integration und verhindert Kontamination. Der von Elektroden gesteuerte Transfer von Biomolekülen zwischen Lösung ist schnell und reversibel und kann sogar eine Aufkonzentrierung der Proben mit minimalen Verluste bewir- ken.The use of the neighboring 'laminar flow technology allows a high degree of integration and prevents contamination. The electrode-controlled transfer of biomolecules between solutions is quick and reversible and can even cause the samples to concentrate with minimal losses.
Die Verwendung der digitalen Felder ermöglicht die individuelle Ansteuerung einer Vielzahl von Elektroden, so dass die Teilchen spezifisch angesprochen werden können und störende Effekte wie elektrolytische Erscheinungen ver- mieden werden können. Durch die Verwendung kleiner rechteckiger Elektroden mit kleinen Abständen zueinander können sehr hohe Feldstärken realisiert werden. Die Felder können inhomogen ausgestaltet werden, so dass Teilchen mit stärkerem Dipol- als Ionencharakter ebenfalls effektiv beeinflusst werden können.The use of the digital fields enables individual control of a large number of electrodes, so that the particles can be specifically addressed and disruptive effects such as electrolytic phenomena can be avoided. Very small field strengths can be achieved by using small rectangular electrodes with small distances between them. The fields can be made inhomogeneous, so that particles with a stronger dipole than ion character can also be influenced effectively.
Durch den Einsatz laminarer Flüsse lassen sich Reaktionen mit stark unter- schiedlichem Reaktionsmilieu in räumlicher Nähe kombinieren. Es kommt nicht zur Inhibition oder ungewollten Reaktion zwischen Reaktionsbestandteilen verschiedener Prozessschritte. Keine zusätzliche Reinigungsschritte zum Entfernen von nicht benötigten oder störenden Reaktionsbestandteilen, Nebenprodukten oder Abbauprodukten werden benötigt. Damit wird u.a. die Reaktions- zeit verringert. Außerdem reduziert sich die Gefahr von Kontaminationen durch teilweise manuelle Arbeitsschritte. Es muss nicht zwischen verschiedenen Reaktionsumgebungen gewechselt werden. Damit entfallen Probleme, die z.B. durch einen Wechsel der Oberflächenbeschaffenheit (Adsorption) verursacht werden. Es ist keine aufwändige Technik (Ventile, Schalter, Temperaturgra- dienten) nötig.By using laminar flows, reactions with very different reaction environments can be combined in close proximity. There is no inhibition or unwanted reaction between reaction components of different process steps. No additional cleaning steps to remove unnecessary or disruptive reaction components, by-products or degradation products are required. Among other things, the response time is reduced. In addition, the risk of contamination from manual steps is reduced. There is no need to switch between different reaction environments. This eliminates problems such as caused by a change in the surface condition (adsorption). No complex technology (valves, switches, temperature gradients) is necessary.
Anwendungsbeispiel der ErfindungApplication example of the invention
Chemische Amplifikation von Nukleinsäuren:Chemical amplification of nucleic acids:
Eine Standardmethode zur Amplifikation von DNA stellt die Polymerase-Ket- tenreaktion (PCR) dar. Sie basiert auf der abwechselnden Denaturierung von Template-DNA, anschließender Hybridisierung spezifischer Primer und deren Elongation. Die klassische Denaturierung erfolgt thermisch, kann aber auch chemisch ausgelöst werde. Zur chemischen Denaturierung kann eine pH- Änderung genutzt werden (50-100mM NaOH), aber auch Stoffe wie Harnstoff (8,3M) oder Formamid (50%). Handelt es sich bei den laminaren Flüssen aus Abb.l um eine Enzymlösung und eine Denaturierungslösung kann mit Hilfe der Elektroden DNA abwechselnd in die Enzym/Amplifikations- und Denaturie- rungslösung transportiert werden. Damit ist die Voraussetzung zur Amplifikation erfüllt. Ein Übergang von der Enzym/Amplifikationslösung zur Denaturierungslösung und zurück entspricht dabei einem klassischen PCR-Zyklus. Alternativen sindThe polymerase chain reaction (PCR) is a standard method for amplifying DNA. It is based on the alternating denaturation of template DNA, subsequent hybridization of specific primers and their elongation. The classic denaturing takes place thermally, but can also be triggered chemically. A pH change can be used for chemical denaturation (50-100mM NaOH), but also substances such as urea (8.3M) or formamide (50%). If the laminar flows from Fig. 1 are an enzyme solution and a denaturing solution, DNA can be alternately transported into the enzyme / amplification and denaturing solution using the electrodes. This fulfills the prerequisite for amplification. A transition from the enzyme / amplification solution to the denaturing solution and back corresponds to a classic PCR cycle. Alternatives are
1. Moleküldiagnostik:1. Molecular diagnostics:
Die klinische Diagnostik pathogener Organismen besteht in der Regel aus mehreren Reaktionsschritten, deren Reaktionsbedingungen nicht miteinander vereinbar sind. Die wichtigsten Schritte sind der Aufschluss der Zellen und die Extraktion und Detektion der Nukleinsäure. In der Regel ist es möglich, Zellen durch die Zugabe von Lysispuffer aufzuschließen, um genomische oder Plas- mid-DNA freizusetzen. Nach dem Aufschluss müssen überflüssige Zellbestandteile, wie Zellwandstücke oder Proteine, entfernt werden. Diese DNA- Präparation kann durch angrenzende laminare Flüsse gelöst werden, wenn die Zellen in Zell-Lysis-Puffer in einem Kanal und ein Transportpuffer im Nachbarkanal angelegt werden. Die DNA wird erfindungsgemäß unter Ausnutzung e- lektrischer Felder, die quer zur Strömungsrichtung gerichtet sind, aus dem Zell-Lysis-Puffer in einen Transportpuffer überführt werden und direkt für weiter Manipulationen, wie Restriktion, oder für eine Detektion, z.B. mittels Hybridisierung, eingesetzt werden.The clinical diagnosis of pathogenic organisms usually consists of several reaction steps, the reaction conditions of which are incompatible. The most important steps are the disruption of the cells and the extraction and detection of the nucleic acid. As a rule, it is possible to disrupt cells by adding lysis buffer in order to release genomic or plasmid DNA. After digestion, unnecessary cell components, such as cell wall pieces or proteins, have to be removed. This DNA preparation can be solved by adjacent laminar flows if the cells are placed in cell lysis buffer in one channel and a transport buffer in the adjacent channel. According to the invention, the DNA will be transferred from the cell lysis buffer into a transport buffer using electrical fields which are directed transversely to the direction of flow and can be used directly for further manipulations, such as restriction, or for detection, e.g. by means of hybridization.
2. Restriktion/ Ligation:2. Restriction / ligation:
Ein Problem bei dem Mehrfach-Restriktionsverdau von DNA sind die zum Teil stark abweichenden Pufferbedingungen der einzelnen Restriktionsenzyme. Dieses Problem kann durch angrenzende laminare Flüsse gelöst werden, wenn die verschiedenen Puffer mit den entsprechenden Enzymen nebeneinander laufen und nur die DNA überführt wird. Die geschnittene DNA kann in einem weiteren Kanal mit der geeigneten Enzym/Reaktionslösung mit einer Zielsequenz ligiert werden. 3. DNA Synthese:A problem with the multiple restriction digestion of DNA is the sometimes very different buffer conditions of the individual restriction enzymes. Adjacent laminar flows can solve this problem if the various buffers with the corresponding enzymes run side by side and only the DNA is transferred. The cut DNA can be ligated in a further channel with the appropriate enzyme / reaction solution with a target sequence. 3. DNA synthesis:
Die Synthese von Nukleinsäuren besteht aus der wiederholten Abfolge mehrer Arbeitsschritte. Es kommt zur Elongation eines Start-Nukleosides durch die Kopplung 5' chemisch geschützter Nukleoside. Anschließend wird die Schutzgruppe entfernt und das nächste Nukleosid gekoppelt. Am Ende der Synthese wird das Produkt chemisch oxidiert. Die einzelnen Schritte lassen sich durch die Anordnung der entsprechenden laminaren Flüsse und den erfindungsgemäßen elektroden-induzierten Transport des wachsenden Syntheseproduktes lösen.The synthesis of nucleic acids consists of the repeated sequence of several work steps. A start nucleoside is elongated by coupling 5 'chemically protected nucleosides. The protective group is then removed and the next nucleoside is coupled. At the end of the synthesis, the product is chemically oxidized. The individual steps can be solved by the arrangement of the corresponding laminar flows and the electrode-induced transport of the growing synthesis product according to the invention.
In der Zeichnung, auf die bereits oben Bezug genommen wurde, ist dargestellt:The drawing, to which reference has already been made, shows:
Abb. 1 Ein mikrostrukturiertes Kanalsystem mit unvermitteltem Kontakt der laminaren Flüsse. Die weißen Pfeile zeigen die Richtung der laminaren Flüsse (1) an. (2) markiert die Kontaktstelle dieser Flüsse. Die dunklen Rechtecke (3) stehen für Elektroden-Arrays, mit denen Komponenten aus einem Fluss in einen anderen überführt werden können. Das Verfahren ist nicht auf zwei parallele Kanäle beschränktFig. 1 A microstructured channel system with sudden contact of the laminar flows. The white arrows indicate the direction of the laminar flows (1). (2) marks the contact point of these rivers. The dark rectangles (3) stand for electrode arrays with which components can be transferred from one flow to another. The method is not limited to two parallel channels
(links) sondern funktioniert auch mit 3 oder mehr Flüssen (rechts).(left) but also works with 3 or more rivers (right).
Abb. 2 Ein mikrostrukturiertes Kanalsystem mit Vermittlungskanal (4). Die Beschriftung ist analog zu Abb. 1. Auch hier ist das Verfahren nicht auf zwei Kanäle beschränkt. Fig. 2 A microstructured channel system with a switching channel (4). The labeling is analogous to Fig. 1. Here, too, the process is not limited to two channels.

Claims

ANSPRÜCHE EXPECTATIONS
1. Verfahren zum Überführen eines in einer ersten Strömung befindlichen Moleküls, Molekülkomplexes oder Mikropartikels in eine benachbart zur ersten Strömung fließenden und diese zumindest bereichsweise entlang einer Grenzschicht kontaktierende zweite Strömung, wobei die mindestens zwei laminaren Strömungen unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen und insbesondere zueinander inkompatible Reaktionen (z.B. Katalysatoren, Pufferlösungen) an dem zu überführenden Molekül, Molekülkomplex oder Mikropartikel hervorrufen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die chemischen Zusammensetzungen in den beiden Strömungen trotz der Kontaktflächen durch die laminaren Strömungen aufrechterhalten bleiben und dass zumindest im Kontaktbereich der Grenzschicht der mindestens zwei Strömungen zur Überführung des Moleküls, Molekülkomplexes oder Mikropartikels ein elektrisches Feld angelegt wird, das im wesentlichen quer zur Flussrichtung bzw. zu den Flussrichtungen der mindestens zwei Strömungen gerichtet ist (Abb. 1, 2).1.Method for converting a molecule, molecular complex or microparticle in a first flow into a second flow flowing adjacent to the first flow and contacting it at least in regions along a boundary layer, the at least two laminar flows having different chemical compositions and in particular reactions incompatible with one another ( cause catalysts, buffer solutions) on the molecule, molecular complex or microparticle to be transferred, characterized in that the chemical compositions in the two flows are maintained despite the contact surfaces by the laminar flows and that at least in the contact area of the boundary layer of the at least two flows for transferring the molecule , Molecular complex or microparticle, an electric field is applied which is essentially transverse to the flow direction or to the flow directions n which is directed at least two currents (Fig. 1, 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei sich entlang von Grenzschichten zumindest teilweise kontaktierenden Strömungen vorgesehen sind und dass elektrische Felder selektiv im wesentlichen quer zu den jeweiligen Grenzschichten zwischen zwei Strömungen angelegt werden (Abb. 1, rechts).2. The method according to claim 1, characterized in that more than two flows are provided which at least partially make contact along boundary layers and that electric fields are selectively applied essentially transversely to the respective boundary layers between two flows (Fig. 1, right).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungen in einem integrierten Mikroreaktornetzwerk geführt werden (Abb. 1, 2). 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the flows are guided in an integrated microreactor network (Fig. 1, 2).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kontaktbereich entlang der gesamten Grenzschicht erstreckt (Abb. 1).4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the contact area extends along the entire boundary layer (Fig. 1).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzschicht in voneinander beabstandeten, die Kontaktbereiche bildenden Durchlässen ausgebildet ist (Abb. 2).5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the boundary layer is formed in spaced apart passages forming the contact areas (Fig. 2).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Kontaktbereich mindestens eine Gruppe von mindestens zwei Elektroden zum Anlegen einer elektrischen Spannung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zugeordnet ist, wobei die Elektroden jeder Gruppe im wesentlichen quer zur Flussrichtung bzw. zu den Flussrichtungen aufeinander folgen (Abb. 1, 2).6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that each contact area is assigned at least one group of at least two electrodes for applying an electrical voltage for generating an electrical field, the electrodes of each group being substantially transverse to the flow direction or to follow the flow directions one after the other (Fig. 1, 2).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe mehrere nebeneinander angeordnete Elektroden aufweist und dass se- quenziell zwischen jeweils benachbarten Elektroden ein elektrisches Feld erzeugt wird (Abb. 1, 2).7. The method according to claim 6, characterized in that each group has a plurality of electrodes arranged side by side and that an electric field is generated sequentially between adjacent electrodes (Fig. 1, 2).
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Automatisierten Multi-Schritt-Reaktionsführung von Biomolekülen, wobei die einzelnen Schritte in einer definierten Reihenfolge geschehen müssen.8. Use of the method according to one of claims 1 to 7 for automated multi-step reaction control of biomolecules, the individual steps having to be done in a defined order.
9. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur programmierbaren Reaktionsführung, wobei die Reihenfolge und Wahl der einzelnen Reaktionen durch Programmierung der zeitlichen Elektrodenspannungen gesteuert werden können.9. Use of the method according to one of claims 1 to 7 for programmable reaction control, wherein the sequence and choice of the individual reactions can be controlled by programming the temporal electrode voltages.
10. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für molekular-diagnostische Anwendungen. 10. Use of the method according to one of claims 1 to 7 for molecular diagnostic applications.
11. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für das Molekular-Computing.11. Use of the method according to one of claims 1 to 7 for molecular computing.
12. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für das Wirkstoff-Screening.12. Use of the method according to one of claims 1 to 7 for drug screening.
13. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für "Lab- on-a-Chip"-Laborautomatisierungen. 13. Use of the method according to one of claims 1 to 7 for "lab-on-a-chip" laboratory automation.
EP03755135A 2002-05-24 2003-05-26 Method for transferring molecules from a chemically reacting first flow into an adjacent chemically second reacting flow Withdrawn EP1507591A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10223138 2002-05-24
DE10223138 2002-05-24
PCT/EP2003/005500 WO2003099440A1 (en) 2002-05-24 2003-05-26 Method for transferring molecules from a chemically reacting first flow into an adjacent chemically second reacting flow

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1507591A1 true EP1507591A1 (en) 2005-02-23

Family

ID=29557288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03755135A Withdrawn EP1507591A1 (en) 2002-05-24 2003-05-26 Method for transferring molecules from a chemically reacting first flow into an adjacent chemically second reacting flow

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1507591A1 (en)
AU (1) AU2003232825A1 (en)
WO (1) WO2003099440A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004047953A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-20 Rudolf Rigler Selection of particle possessing predetermined property from population encompassing multiplicity of different particles, comprises providing population of different particles, and labeling particles which possess predetermined property
EP3011305B1 (en) * 2013-06-19 2022-08-10 Universiteit Leiden Two-phase electroextraction from moving phases

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996012540A1 (en) * 1994-10-22 1996-05-02 Central Research Laboratories Limited Method and apparatus for diffusive transfer between immiscible fluids
US5971158A (en) * 1996-06-14 1999-10-26 University Of Washington Absorption-enhanced differential extraction device
WO1998010267A1 (en) * 1996-09-04 1998-03-12 Technical University Of Denmark A micro flow system for particle separation and analysis
JP2004530044A (en) * 2001-04-12 2004-09-30 アストラゼネカ アクチボラグ Micro-engineered reactor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03099440A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003232825A1 (en) 2003-12-12
WO2003099440A1 (en) 2003-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69626988T2 (en) INTEGRATED NUCLEIC ACID DIAGNOSTIC DEVICE
DE60028819T2 (en) METHOD OF TREATING A MATRIX NUCLEIC ACID USING AN INTEGRATED MICROFLUIDIC PLATE
EP2809803B1 (en) Multiplexed digital pcr
DE19643921A1 (en) Integrated nucleic acid analysis system for matrix-assisted laser desorption / ionization runtime mass spectroscopy
DE102004021822B3 (en) Method and arrangement for DNA amplification by means of PCR using dry reagents
EP2004317B1 (en) Apparatus for enhancing the reaction efficiency, especially the binding efficiency, between molecules and molecular moieties
CH700127A1 (en) System and apparatus for processing biological samples and for manipulating liquids with biological samples.
EP2761022B1 (en) Method for the spatial arrangement of sample fragments for amplification and immobilization for further derivatizations
WO2004103565A2 (en) Device and method for structuring liquids and for dosing reaction liquids into liquid compartments immersed in a separation medium
DE19854946C2 (en) Cloning and copying on surfaces
DE60201257T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUSLY IMPLEMENTING A BIOLOGICAL, CHEMICAL OR BIOCHEMICAL REACTION
Cheng et al. Sample preparation in microstructured devices
DE102009005925B4 (en) Apparatus and method for handling biomolecules
US10710079B2 (en) Electro-kinectic device for species exchange
EP2035143A1 (en) Method for analysing amplified nucleic acids
WO2003099440A1 (en) Method for transferring molecules from a chemically reacting first flow into an adjacent chemically second reacting flow
EP0958300A1 (en) Electrokinetic sample preparation
WO2014060998A1 (en) Integrated microfluidic component for enriching and extracting biological cell components
DE102014221616A1 (en) Microfluidic device and method for analyzing a sample of biological material
DE10223127C1 (en) Electrical micro-fluidic multiplex system comprises a channel for a liquid stream, electrodes arranged along the channel, and control unit with several outlets for control signals of electrodes
WO2003046216A1 (en) Nanostructure, in particular for analysing individual molecules
EP2591086B1 (en) Method for active hybridization in microarrays with denaturing function
DE102011001550A1 (en) Device useful e.g. for promoting and blending reagents, comprises at least one reaction cell with at least a cavity exhibiting an aperture for carrying reagents, at least one reagent reservoir and at least one piston
WO2004103564A1 (en) Device and method for positioning and removing fluid compartments that are embedded in a separation medium
Hirano et al. Protein crystallization device using electrostatic micromanipulation

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20041127

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: MATHIS, HARALD

Inventor name: RUECKER, THOMAS

Inventor name: MCCASKILL, JOHN, SIMPSON

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20100630

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20110111