EP1860060A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Mikrotröpfchen - Google Patents

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EP1860060A1
EP1860060A1 EP06010516A EP06010516A EP1860060A1 EP 1860060 A1 EP1860060 A1 EP 1860060A1 EP 06010516 A EP06010516 A EP 06010516A EP 06010516 A EP06010516 A EP 06010516A EP 1860060 A1 EP1860060 A1 EP 1860060A1
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carriers
hydrophilic
microdroplets
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Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for mixing microdroplets.
  • a first liquid is stored in a reservoir of a first nanopipette.
  • a nozzle of the nanopipette connected via a channel to the reservoir is positioned on a substrate for ejecting a microdroplet of the liquid onto the substrate by means of an actuator.
  • a second nanopipette is positioned on the substrate to correspondingly form a second microdroplet of a second liquid to apply to the substrate, for example, to start a chemical reaction between the liquids.
  • the microdroplets because of the small size of the microdroplets, it is difficult to apply the second microdroplet to the substrate at exactly the same location as the first microdroplet. This is particularly problematic for liquids with low viscosity, since in these liquids, the microdroplets can easily split after exiting the nozzle. If several microdroplets are successively applied to the substrate, there is also a risk that the microdroplets evaporate before they come into contact with each other. In addition, the liquids are dispensed depending on their surface energy. Thus, e.g. Liquids with high surface energy larger microdroplets than liquids with low surface energy.
  • At least two carriers are provided whose surfaces are each patterned such that at least one hydrophilic surface area of at least A hydrophobic surface region is bounded by disposing a first microdroplet on a hydrophilic surface region of a first carrier and a second microdroplet on a hydrophilic surface region of a second carrier, and positioning the carriers with the first and second surfaces facing each other by moving toward each other in such close proximity in that the microdroplets come into contact with each other.
  • microdroplets can be applied to the carrier with great positioning accuracy and precision. By positioning the carriers in the correct position, the microdroplets are brought into contact with one another and mixed.
  • the surface of a first carrier is provided with a preferably matrix-shaped surface structure having a plurality of hydrophilic surface regions separated from each other by the at least one hydrophobic surface region such that the surface of a second carrier having a surface texture of the first carrier suitable surface structure is provided, that on the individual individual hydrophilic surface areas in each case a microdroplet is applied, and that the carrier with the surface structures facing each other by moving towards each other are positioned together so that the microdroplets of each corresponding hydrophilic surface areas in each case come into contact with each other.
  • a plurality of pairwise associated microdroplets may be mixed together as the carriers are positioned one another.
  • the abovementioned object is also achieved with regard to the method in that at least two carriers are provided such that the surface of a first carrier is structured so that closely adjacent hydrophilic surface regions are separated from each other by at least one hydrophobic surface region, that the hydrophilic surface regions each with be brought into contact with a microdroplet, and that one second support is positioned relative to the hydrophilic surface areas such that the microdroplets are in contact with the second support and each other.
  • the hydrophobic surface area of the first carrier located between the adjacent hydrophilic surface areas is bridged by the second carrier so that the microdroplets come into contact with each other and mix, for example because the microdroplets are displaced laterally when positioning the carrier and / or in the diffuse each other microdroplets.
  • the surface of the second support is preferably hydrophilic. The method is particularly simple and inexpensive to carry out, since only one of the two carriers must be structured.
  • At least two carriers are provided such that the surface of a first carrier is structured such that closely adjacent first hydrophilic surface regions are separated from each other by at least one first hydrophobic surface region second support is patterned such that at least a second hydrophilic surface region is bounded by at least a second hydrophobic surface region, the first hydrophilic surface regions and the at least one second hydrophilic surface region are each contacted with a microdroplet, and the supports are bonded to the first hydrophilic surface regions Surface areas and the at least one second hydrophilic surface area facing each other by moving towards each other are positioned so close to each other that the second hydrophilic O.
  • the surface region covers a region of the first hydrophobic surface region situated between the first hydrophilic surface regions and the at least three microdroplets come into contact with one another.
  • At least one of the carriers for applying the microdroplet (s) to the hydrophilic surface area (s) is immersed in a liquid and then preferably at a speed in the range of 0.1 to 10 mm / s the liquid is withdrawn.
  • the at least one hydrophilic surface region can thereby be easily loaded with the microdroplet.
  • the carrier As the carrier is withdrawn from the liquid, it will bead from the hydrophobic surface areas while adhering to the hydrophilic surface areas in the form of the microdroplet.
  • a first microdroplet contains an enzyme and a second microdroplet at least one DNA molecule, primer and nucleoside triphosphate in a sufficient for a polymerase chain reaction concentration.
  • a first microdroplet of hydrogen peroxide and a second microdroplet of luminol may then be used for the optical detection of receptor-ligand complexes which are directly or indirectly labeled with an enzyme which, when present, decomposes the luminol upon contact with the hydrogen peroxide with the emission of chemiluminescent radiation.
  • the method can be used in particular in the ELISA or sandwich ELISA method.
  • At least one support is provided as a metal oxide or semimetal oxide substrate, and if the substrate is coated with a polymer having at least one reactive group at the locations where the hydrophilic surface regions are to be.
  • the substrate can then be patterned with great precision using methods known per se for semiconductor production become.
  • the reactive group may, for example, have an OH, SH and / or NH 2 group.
  • the polymer may be a gel and in particular contain a polysaccharide and / or poly (2-hydroxyethyl) methacrylate (pHEMA).
  • the above object is achieved with respect to the device of the type mentioned above in that it has at least two carriers whose surfaces are each structured such that at least one hydrophilic surface area is bounded by at least one hydrophobic surface area, that the device has a positioning device by means of the carriers with the structured surfaces facing one another are positionable in such close proximity to one another that microdroplets which can be applied to the hydrophilic surface areas come into contact with one another.
  • the carrier surfaces By structuring the carrier surfaces into hydrophilic and hydrophobic regions, an independent adjustment of microdroplets on the hydrophilic regions is made possible upon contact of the carrier surface with an aqueous liquid. Thereafter, the carriers can be easily positioned together with the hydrophilic surface regions by means of the positioning device in such a way that the microdroplets come into contact with each other and mix.
  • the above-mentioned object is also achieved with respect to the device of the type mentioned above in that the device has at least two carriers such that the surface of a first carrier is structured so that closely adjacent hydrophilic surface regions are separated from one another by at least one hydrophobic surface region, and the device has a positioning device by means of which the carriers can be positioned so close to one another that microdroplets which can be applied to the hydrophilic surface regions of the first carrier come into contact with the second carrier and with one another.
  • the self-alignment of the microdroplets is made possible by structuring the carrier surfaces into hydrophilic and hydrophobic regions. Since only one of the two carriers must have a surface structuring, the device can be produced inexpensively.
  • the device has at least two carriers such that the surface of a first carrier is structured so that closely adjacent first hydrophilic surface regions are separated from each other by at least one first hydrophobic surface region, in that the surface of a second carrier is structured in such a way that at least one second hydrophilic surface region is bounded by at least one second hydrophobic surface region, and in that the device has a positioning device by means of which the carriers with the structured surfaces can be positioned so close to each other that they are so close together the second hydrophilic surface region covers a first hydrophobic surface region located between the first hydrophilic surface regions and the first hydrophilic surface In this case, microdroplets which can be applied can be brought into contact with microdroplets which can be applied to the second hydrophilic surface regions.
  • the device has at least three of the carrier, and if these carriers by means of the positioning optionally or alternately positioned to each other. This makes it possible, in particular, to mix a plurality of microdroplets in succession, for example to mix first two microdroplets A and B into a microdroplet AB and then this with a microdroplet C to form a microdroplet ABC.
  • At least one carrier has a metal oxide or semimetal oxide substrate which is coated on the hydrophilic surface regions with a polymer having at least one reactive group.
  • the substrate can then be mass produced with high precision by methods of semiconductor manufacturing.
  • the positioning device cooperates with one another on the carriers to be positioned against each other Centering on, in particular centering bevels.
  • the carriers can then be easily positioned with their surface structuring in a predetermined position relative to each other.
  • a centering can be provided on one carrier a projection and on the other carrier a matching recess.
  • the centering elements can also be optical markings, such as crosshairs, which are brought to coincide when the carriers are positioned one against the other.
  • At least one carrier preferably has a moisture and / or conductivity sensor on a hydrophilic surface area. With the sensor can be easily controlled whether the microdroplets are in contact with each other, for example, if the fluids of the microdroplets have different electrical conductivities.
  • At least one carrier has a cooling and / or heating element, in particular a Peltier element.
  • the device can then be used to perform a polymerase chain reaction (PCR).
  • PCR polymerase chain reaction
  • a device 1 for mixing microdroplets 2a, 2b, shown in FIGS. 1 to 3, has two approximately plate-shaped carriers 3a, 3b whose surfaces 4a, 4b are each structured such that a plurality of hydrophilic surface regions 5a, 5b are defined by a hydrophobic surface region 6a bordering them , 6b are laterally spaced from each other.
  • the hydrophilic surface regions 5a, 5b are arranged in a matrix-like manner in a plurality of rows and columns.
  • the matrices of the two carriers 3a, 3b are configured in such a way that the hydrophobic surface regions 6a, 6b of a first carrier 3a can be used with those of a second carrier 3b to cover when the carriers 3a, 3b with their hydrophilic surface regions 5a, 5b face each other be positioned together.
  • Fig. 1 it can be seen that the carrier has formed as crosshairs optical position marks, which are arranged in a predetermined position relative to the hydrophilic surface regions 5a, 5b.
  • the supports 3a, 3b each consist of a semiconductor material, e.g. Silicon, which has on its surface a not shown in the drawing fluoropolymer layer which forms the hydrophobic surface region 6a, 6b.
  • a polymer hydrogel is applied, which may have reactive groups.
  • First microdroplets 2a are applied to the hydrophilic surface regions 5a of the first carrier 3a.
  • the carrier 3a may be immersed in, for example, a liquid and then withdrawn therefrom at a rate chosen to adhere the liquid only to the hydrophilic surface regions 5a.
  • the microdroplets 2a can also be applied in any other way to the hydrophilic surface regions 5a, e.g. with the help of a needle, a pipette or by printing, in particular by means of a jet printer.
  • the different surface regions 5a, 6a cause the microdroplets 2a to align themselves in such a way that they are arranged only on the hydrophilic surface regions 5a.
  • Second microdroplets 2b are applied in a corresponding manner to the hydrophilic surface regions 5a, 5b of the second carrier 3b. Then, the carriers 3a, 3b are positioned with their extension planes parallel to each other such that the hydrophilic surface regions 5a of the first carrier 3a are mirror images of the hydrophilic surface regions 5b of the second carrier 3b. For the correct alignment of the carriers 3a, 3b, the position marks 7 of the one carrier 3a are brought into coincidence with the position marks 7 of the other carrier 3b.
  • the carriers 3a, 3b are initially spaced so far apart that the microdroplets 2a, 2b do not touch each other.
  • the microdroplets 2a of the upper side of the first carrier 3a and the microdroplets 2b are arranged on the underside of the second carrier 3b.
  • the last-mentioned microdroplets adhere to the hydrophilic surface regions 5b against the force of gravity.
  • the plate assembly formed from the carriers 3a, 3b in a positioned elsewhere in the room, for example, rotated by 90 ° about an axis normal to the plane in Fig. 2 and 3 extending axis.
  • the carriers 3a, 3b are moved by means of a positioning device not shown in detail in the drawing, e.g. a robot, as long as normal moves to their extension planes until the located on the surface of the first carrier 3a microdroplets 2a each touch a corresponding thereto microdroplet 2b of the second carrier 3b and mix each with this, for example, a chemical reaction between the different Liquids of the microdroplets 2a, 2b and / or substances dissolved therein to start.
  • a positioning device not shown in detail in the drawing, e.g. a robot
  • the carriers 3a, 3b after the mixing of the microdroplets 2a, 2b to a new microdroplet 2 by a narrow gap are spaced apart from each other such that the microdroplets 2 by the hydrophobic surface regions 6a, 6b are spaced from each other.
  • the positioning device has a first housing part 8a connected to the first support 3a and a second housing part 8b connected to the second support 3b.
  • the first housing part 8a has a receiving recess and the second housing part 8b has a matching one Head Start.
  • inclined surfaces 9 are arranged, which act together in inserted into the first housing part 8a second housing part, that the housing parts 8a, 8b are centered in a predetermined position relative to each other.
  • the housing parts 8a, 8b are preferably made of an inert plastic, with which the carrier parts 3a, 3b are partially encapsulated.
  • hydrophilic surface regions 5 a are provided only on the surface of the first carrier part 3 a, which are separated from one another by a hydrophobic surface region 6 a.
  • the hydrophilic surface regions 5a are arranged in a matrix-like manner in a plurality of rows and columns.
  • FIG. 5 it can be clearly seen that in each case two surface regions 5a are associated in pairs with one another and have a smaller distance from one another than to the remaining hydrophilic surface regions 5a.
  • the surface of the second, serving as a stamp carrier part 3b is completely hydrophilic.
  • a first microdroplet 2a and a second microdroplet 2b on the other surface area 5b are used up on a respective surface area 5a of the paired surface regions 5a.
  • the application of the microdroplets 2a, 2b can be effected for example by printing.
  • the carriers 3a, 3b are arranged with their extension planes parallel to one another, wherein the carriers 3a, 3b are initially spaced from one another so far that the second carrier 3b does not comprise the microdroplets 2a, 2b located on the first carrier 3a touched. Then the carriers are moved towards each other approximately normal to their planes of extent until the second carrier 3b touches the pairwise associated microdroplets 2a, 2b and these come into contact with each other.
  • Fig. 8 it can be seen that the carriers 3a, 3b after mixing the microdroplets 2a, 2b to a new microdroplet 2 by a narrow gap are spaced apart from each other such that the microdroplets 2 are spaced apart by the hydrophobic surface portion 6a. Thus, only the pairwise associated microdroplets 2a, 2b are mixed together.
  • the arrangement of the surface portions 5a, 6a corresponds to that in Fig. 5.
  • second hydrophilic surface portions 5b are provided on the second support, which are spaced apart from each other by a second hydrophobic surface portion 6b.
  • the first hydrophilic surface regions 5a are coated with first and second microdroplets 2a, 2b as in the embodiment in FIG.
  • Third microdroplets 2c are applied to the second hydrophilic surface regions 5b.
  • the carriers 3a, 3b are arranged with their extension planes parallel to one another such that the second hydrophilic surface regions 5b each have one between the first hydrophilic surface regions 5a overlap region of the first hydrophobic surface region 6a.
  • the third microdroplet 2 c is arranged in the plan view of the extension planes of the carriers 3 a, 3 b between a first microdroplet 5 a assigned to it and a second microdroplet 5 b.
  • the carriers 3a, 3b are initially spaced apart from one another such that the microdroplets 2a, 2b, 2c do not touch each other. Then, the carriers are moved toward each other approximately normal to their planes of extent until the third microdroplets 2c touch and mix with the first and second microdroplets 2a, 2b.
  • Fig. 10 it can be seen that the carriers 3a, 3b after the mixing of the microdroplets 2a, 2b, 2c to a new microdroplet 2 by a narrow gap are spaced apart such that the microdroplets 2 by the hydrophobic surface region 6a, 6b spaced from each other are. Thus, only three mutually associated microdroplets 2a, 2b, 2c are mixed together.
  • the first microdroplet 2a may contain hydrogen peroxide, the second microdroplet 2b luminol, and the third microdroplet a serum to be assayed, in which ligands are reacted with an enzymatic marker, e.g. Horseradish peroxidase (HRP) are labeled.
  • an enzymatic marker e.g. Horseradish peroxidase (HRP) are labeled.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) werden wenigstens zwei Träger (3a, 3b) bereitgestellt, deren Oberflächen (4a, 4b) jeweils derart strukturiert werden, dass mindestens ein hydrophiler Oberflächenbereich (5a, 5b) von wenigstens einem hydrophoben Oberflächenbereich (6a, 6b) umgrenzt wird. Auf einem hydrophilen Oberflächenbereich (5a) eines ersten Trägers (3a) wird ein erstes Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) und auf einem hydrophilen Oberflächenbereich (5b) eines zweiten Trägers (3b) ein zweites Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) angeordnet. Die Träger (3a, 3b) werden mit den ersten und zweiten hydrophilen Oberflächen (4a, 4b) einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart dicht aneinander positioniert, dass die Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) miteinander in Kontakt geraten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von Mikrotröpfchen.
  • Aus der Praxis ist bekannt, Flüssigkeitsmengen im Bereich von unter 1 µl mit Hilfe so genannter Nanopipetten zu dosieren. Zum Mischen von Mikrotröpfchen wird eine erste Flüssigkeit in einem Reservoir einer ersten Nanopipette bevorratet. Eine über einen Kanal mit dem Reservoir verbundene Düse der Nanopipette wird an einem Substrat positioniert, um mittels eines Aktors ein Mikrotröpfchen der Flüssigkeit auf das Substrat auszustoßen, Danach wir eine zweite Nanopipette an dem Substrat positioniert, um in entsprechender Weise ein zweites Mikrotröpfchen einer zweiten Flüssigkeit auf das Substrat aufzubringen, beispielsweise, um zwischen den Flüssigkeiten eine chemische Reaktion zu starten. Sobald die Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten, vermischen sie sich. Wegen der geringen Größe der Mikrotröpfchen ist es jedoch schwierig, das zweite Mikrotröpfchen genau an derselben Stelle auf das Substrat aufzubringen, wie das erste Mikrotröpfchen. Dies ist insbesondere bei Flüssigkeiten mit geringer Viskosität problematisch, da sich bei diesen Flüssigkeiten die Mikrotröpfchen nach dem Austritt aus der Düse leicht zerteilen können. Wenn nacheinander mehrere Mikrotröpfchen auf das Substrat aufgebracht werden, besteht außerdem die Gefahr, dass die Mikrotröpfchen verdunsten, bevor sie miteinander in Kontakt geraten. Außerdem werden die Flüssigkeiten in Abhängigkeit von ihrer Oberflächenenergie dispensiert. So ergeben z.B. Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenenergie größere Mikrotröpfchen als Flüssigkeiten mit geringer Oberflächenenergie.
  • Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es auf einfache Weise ermöglichen, mindestens zwei Mikrotröpfchen miteinander zu vermischen.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Träger bereitgestellt werden, deren Oberflächen jeweils derart strukturiert werden, dass mindestens ein hydrophiler Oberflächenbereich von wenigstens einem hydrophoben Oberflächenbereich umgrenzt wird, dass auf einem hydrophilen Oberflächenbereich eines ersten Trägers ein erstes Mikrotröpfchen und auf einem hydrophilen Oberflächenbereich eines zweiten Trägers ein zweites Mikrotröpfchen angeordnet werden, und dass die Träger mit den ersten und zweiten Oberflächen einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart dicht aneinander positioniert werden, dass die Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten.
  • In vorteilhafter Weise wird durch Strukturierung der Träger-Oberflächen in hydrophile und hydrophobe Bereiche bei wässrigen Flüssigkeiten eine selbständige Justierung der Flüssigkeiten auf den hydrophilen Bereichen erreicht. Die Mikrotröpf chen lassen sich dadurch mit großer Positioniergenauigkeit und Präzision auf die Träger aufbringen. Durch lagerichtiges Aneinanderpositionieren der Träger werden die Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt gebracht und vermischt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche eines ersten Trägers mit einer vorzugsweise matrixförmigen Oberflächenstruktur versehen wird, die mehrere, durch den wenigstens einen hydrophoben Oberflächenbereich voneinander getrennte hydrophile Oberflächenbereiche aufweist, dass die Oberfläche eines zweiten Trägers mit einer zu der Oberflächenstruktur des ersten Trägers passenden Oberflächenstruktur versehen wird, dass auf die einzelnen einzelnen hydrophilen Oberflächenbereiche jeweils ein Mikrotröpfchen aufgebracht wird, und dass die Träger mit den Oberflächenstrukturen einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart aneinander positioniert werden, dass die Mikrotröpfchen von zueinander korrespondierenden hydrophilen Oberflächenbereichen jeweils miteinander in Kontakt geraten. Somit kann eine Vielzahl von paarweise einander zugeordneten Mikrotröpfchen beim Aneinanderpositionieren der Träger gleichzeitig miteinander vermischt werden.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens auch dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Träger bereitgestellt werden, dass die Oberfläche eines ersten Trägers derart strukturiert wird, dass dicht zueinander benachbarte hydrophile Oberflächenbereiche durch mindestens einen hydrophoben Oberflächenbereich voneinander getrennt sind, dass die hydrophilen Oberflächenbereiche jeweils mit einem Mikrotröpfchen in Kontakt gebracht werden, und dass ein zweiter Träger derart relativ zu den hydrophilen Oberflächenbereichen positioniert wird, dass die Mikrotröpfchen mit dem zweiten Träger und miteinander in Kontakt geraten.
  • Dabei wird der zwischen den zueinander benachbarten hydrophilen Oberflächenbereichen befindliche hydrophobe Oberflächenbereich des ersten Trägers durch den zweiten Träger derart überbrückt, so dass die Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten und sich vermischen, beispielsweise weil die Mikrotröpchen beim Aneinanderpositionieren der Träger seitlich verdrängt werden und/oder in das jeweils andere Mikrotröpfchen diffundieren. Die Oberfläche des zweiten Trägers ist vorzugsweise hydrophil. Das Verfahren ist besonders einfach und kostengünstig durchführbar, da nur einer der beiden Träger strukturiert werden muss.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens auch dadurch gelöst, dass wenigstens zwei Träger bereitgestellt werden, dass die Oberfläche eines ersten Trägers derart strukturiert wird, dass dicht zueinander benachbarte erste hydrophile Oberflächenbereiche durch mindestens einen ersten hydrophoben Oberflächenbereich voneinander getrennt sind, dass die Oberfläche eines zweiten Trägers derart strukturiert wird, dass mindestens ein zweiter hydrophiler Oberflächenbereich von wenigstens einem zweiten hydrophoben Oberflächenbereich umgrenzt wird, dass die ersten hydrophilen Oberflächenbereiche und der wenigstens eine zweite hydrophile Oberflächenbereich jeweils mit einem Mikrotröpfchen in Kontakt gebracht werden, und dass die Träger mit den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen und dem wenigstens einen zweiten hydrophilen Oberflächenbereich einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart dicht aneinander positioniert werden, dass der zweite hydrophile Oberflächenbereich einen zwischen den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen befindlichen Bereich des ersten hydrophoben Oberflächenbereichs überdeckt und die mindestens drei Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten.
  • Bei dieser Lösung werden also mindestens drei, auf den Träger-Oberflächen angeordnete Mikrotröpfchen auf einfache Weise praktisch gleichzeitig miteinander vermischt.
  • Vorteilhaft ist, wenn mindestens einer der Träger zum Aufbringen des (der) Mikrotröpfchen(s) auf den (die) hydrophilen Oberflächenbereich(e) in eine Flüssigkeit eingetaucht und dann vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,1 bis 10 mm/s aus der Flüssigkeit herausgezogen wird. Der mindestens eine hydrophile Oberflächenbereich kann dadurch auf einfache Weise mit dem Mikrotröpfchen beladen werden. Beim Herausziehen des Trägers aus der Flüssigkeit perlt diese von den hydrophoben Oberflächenbereichen ab, während sie in Form des Mikrotröpfchens an dem hydrophilen Oberflächenbereichen haften bleibt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erstes Mikrotröpfchen ein Enzym und ein zweites Mikrotröpfchen mindestens ein DNA-Molekül, Primer und Nukleosidtriphosphat in einer für eine Polymerase-Kettenreaktion ausreichenden Konzentration enthält. Durch das Inkontaktbringen der Mikrotröpfchen kann dann auf einfache Weise eine Polymerase-Kettenreaktion gestartet werden, um das DNA-Molekül zu amplifizieren. Mit dem Verfahren ist es sogar möglich, eine Vielzahl von Polymerase-Kettenreaktionen gleichzeitig zu starten, wobei die einzelnen Reaktionen sofort nach dem Inkontaktbringen der Mikrotröpfchen starten. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren kann ein sogenannter Hot-Start, bei dem das Enzym durch eine thermolabile Gruppe unter Wärmeeinwirkung inaktiviert wird, entfallen.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält ein erstes Mikrotröpfchen Wasserstoffperoxid und ein zweites Mikrotröpfchen Luminol. Das Verfahren kann dann zum optischen Nachweis von Rezeptor-Liganden-Komplexen dienen, die direkt oder indirekt mit einem Enzym markiert sind, bei dessen Anwesenheit das Luminol bei einem Kontakt mit dem Wasserstoffperoxid unter Abgabe von Chemilumineszenzstrahlung zersetzt wird. Das Verfahren kann insbesondere beim ELISA- oder Sandwich-ELISA-Verfahren zur Anwendung kommen.
  • Vorteilhaft ist, wenn mindestens ein Träger als ein Metalloxid- oder Halbmetalloxid-Substrat bereitgestellt wird, und wenn das Substrat an den Stellen, an denen die hydrophilen Oberflächenbereiche sein sollen, mit einem mindestens eine reaktive Gruppe aufweisenden Polymer beschichtet wird. Das Substrat kann dann mit an sich bekannten Methoden der Halbleiterfertigung mit großer Präzision strukturiert werden. Die reaktive Gruppe kann beispielsweise eine OH-, SH- und/oder NH2-Gruppe aufweisen. Das Polymer kann ein Gel sein und insbesondere ein Polysaccarid und/oder Poly(2hydroxyethyl) methacrylat (pHEMA) enthalten.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass diese wenigstens zwei Träger aufweist, deren Oberflächen jeweils derart strukturiert sind, dass mindestens ein hydrophiler Oberflächenbereich von wenigstens einem hydrophoben Oberflächenbereich umgrenzt ist, dass die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung aufweist, mittels der die Träger mit den strukturierten Oberflächen einander zugewandt derart dicht aneinander positionierbar sind, dass auf die hydrophilen Oberflächenbereiche aufbringbare Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten.
  • Durch die Strukturierung der Träger-Oberflächen in hydrophile und hydrophobe Bereiche wird bei einem Kontakt der Träger-Oberfläche mit einer wässrigen Flüssigkeit eine selbständige Justierung von Mikrotröpfchen auf den hydrophilen Bereichen ermöglicht. Danach können die Träger mit Hilfe der Positioniereinrichtung mit den hydrophilen Oberflächenbereichen auf einfache Weise derart aneinander positioniert werden, dass die Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten und sich vermischen.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung der eingangsgenannten Art auch dadurch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens zwei Träger aufweist, dass die Oberfläche eines ersten Trägers derart strukturiert ist, dass dicht zueinander benachbarte hydrophile Oberflächenbereiche durch mindestens einen hydrophoben Oberflächenbereich voneinander getrennt sind, und dass die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung aufweist mittels der die Träger derart dicht aneinander positionierbar sind, dass auf die hydrophilen Oberflächenbereiche ersten Trägers aufbringbare Mikrotröpfchen mit dem zweiten Träger und miteinander in Kontakt geraten.
  • Auch bei dieser Vorrichtung wird durch die Strukturierung der Träger-Oberflächen in hydrophile und hydrophobe Bereiche eine Selbstjustierung der Mikrotröpfchen ermöglicht. Da nur eine der beiden Träger eine Oberflächenstrukturierung aufweisen muss, lässt sich die Vorrichtung kostengünstig herstellen.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung der eingangsgenannten Art auch dadurch gelöst, dass die Vorrichtung wenigstens zwei Träger aufweist, dass die Oberfläche eines ersten Trägers derart strukturiert ist, dass dicht zueinander benachbarte erste hydrophile Oberflächenbereiche durch mindestens einen ersten hydrophoben Oberflächenbereich voneinander getrennt sind, dass die Oberfläche eines zweiten Trägers derart strukturiert ist, dass mindestens ein zweiter hydrophiler Oberflächenbereich von wenigstens einem zweiten hydrophoben Oberflächenbereich umgrenzt wird, und dass die Vorrichtung eine Positioniereinrichtung aufweist, mittels der die Träger mit den strukturierten Oberflächen einander zugewandt derart dicht aneinander positionierbar sind, dass der zweite hydrophile Oberflächenbereich einen zwischen den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen befindlichen ersten hydrophoben Oberflächenbereich überdeckt und auf die ersten hydrophilen Oberflächenbereiche aufbringbare Mikrotröpfchen mit auf die zweiten hydrophilen Oberflächenbereiche aufbringbaren Mikrotröpf chen in Kontakt geraten.
  • Mittels der Vorrichtung ist es also möglich, auf einfache Weise drei Mikrotröpfchen praktisch gleichzeitig miteinander in Kontakt zu bringen und zu mischen.
  • Vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung mindestens drei der Träger aufweist, und wenn diese Träger mittels der Positioniereinrichtung wahl- oder wechselweise aneinander positionierbar sind. Dadurch ist es insbesondere möglich, mehrere Mikrotröpfchen nacheinander zu mischen, beispielsweise ein zunächst zwei Mikrotröpfchen A und B zu einem Mikrotröpfchen AB und dieses danach mit einem Mikrotröpfchen C zu einem Mikrotröpfchen ABC zu mischen.
  • Vorteilhaft ist, wenn mindestens ein Träger ein Metalloxid- oder Halbmetalloxid-Substrat aufweist, das an den hydrophilen Oberflächenbereichen mit einem mindestens eine reaktive Gruppe aufweisenden Polymer beschichtet ist. Das Substrat kann dann mit Methoden der Halbleiterfertigung als Massenware mit großer Präzision hergestellt werden.
  • Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Positioniereinrichtung an den aneinander zu positionierenden Trägern miteinander zusammenwirkende Zentrierelemente auf, insbesondere Zentrierschrägen. Die Träger können dann auf einfache Weise mit ihrer Oberflächenstrukturierung in einer vorgegebenen Lage relativ zueinander positioniert werden. Als Zentrierelement kann an dem einen Träger ein Vorsprung und an dem anderen Träger eine dazu passende Vertiefung vorgesehen sein. Die Zentrierelemente können auch optische Markierungen, wie z.B. Fadenkreuze sein, die beim Aneinanderpositionieren der Träger zur Deckung gebracht werden.
  • Vorteilhaft ist, wenn mindestens ein Träger vorzugsweise an einem hydrophilen Oberflächenbereich einen Feuchtigkeits- und/oder Leitfähigkeitssensor aufweist. Mit dem Sensor lässt sich auf einfache Weise kontrollieren, ob die Mikrotröpfchen miteinander in Kontakt geraten sind, beispielsweise wenn die Flüssigkeiten der Mikrotröpfchen unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens ein Träger ein Kühl- und oder Heizelement auf, insbesondere ein Peltier-Element. Die Vorrichtung kann dann zur Durchführung einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR) verwendet werden.
  • Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Aufsicht auf einen ersten Träger eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Mischen von Mikrotröpfchen,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch die mit Mikrotröpfchen beschichteten Träger des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, wobei die Träger in einer Ausgangslage angeordnet sind,
    Fig. 3
    eine Darstellung ähnlich Fig. 2, wobei jedoch die Träger aus der Ausgangslage aufeinander zu bewegt wurden,
    Fig. 4
    einen Querschnitt durch die Träger eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
    Fig. 5
    eine Aufsicht auf einen ersten Träger eines dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
    Fig. 6
    eine Aufsicht auf einen zweiten Träger des dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
    Fig. 7
    einen Querschnitt durch die Träger des dritten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, wobei die Träger in einer Ausgangslage angeordnet sind,
    Fig. 8
    eine Darstellung ähnlich Fig. 7, wobei jedoch die Träger aus der Ausgangslage aufeinander zu bewegt wurden,
    Fig.9
    einen Querschnitt durch die mit Mikrotröpfchen beschichteten Träger eines vierten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, wobei die Träger in einer Ausgangslage angeordnet sind, und
    Fig. 10
    eine Darstellung ähnlich Fig. 9, wobei jedoch die Träger aus der Ausgangslage aufeinander zu bewegt wurden.
  • Eine in Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung 1 zum Mischen von Mikrotröpfchen 2a, 2b hat zwei etwa plattenförmige Träger 3a, 3b, deren Oberflächen 4a, 4b jeweils derart strukturiert sind, dass mehrere hydrophile Oberflächenbereiche 5a, 5b durch einen diese umgrenzenden hydrophoben Oberflächenbereich 6a, 6b seitlich voneinander beabstandet sind. Die hydrophile Oberflächenbereiche 5a, 5b sind matrixförmig in mehreren Reihen und Spalten angeordnet. Die Matrizen der beiden Träger 3a, 3b sind derart ausgestaltet, dass die hydrophoben Oberflächenbereiche 6a, 6b eines ersten Trägers 3a mit denen eines zweiten Träger 3b zur Deckung gebraucht werden können, wenn die Träger 3a, 3b mit ihren hydrophilen Oberflächenbereichen 5a, 5b einander zugewandt aneinander positioniert werden.
  • In Fig. 1 ist erkennbar, dass der Träger als Fadenkreuze ausgebildete optische Positionsmarken aufweist, die in einer vorgegebenen Lage relativ zu den hydrophilen Oberflächenbereichen 5a, 5b angeordnet sind.
  • Die Träger 3a, 3b bestehen jeweils aus einem Halbleiterwerkstoff wie z.B. Silizium, der an seiner Oberfläche eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Fluorpolymerschicht aufweist, welche den hydrophoben Oberflächenbereich 6a, 6b bildet. Auf die Fluorpolymerschicht ist jeweils in den hydrophile Oberflächenbereichen 5a, 5b ein Polymer-Hydrogel aufgebracht, das reaktive Gruppen aufweisen kann.
  • Auf die hydrophilen Oberflächenbereiche 5a des ersten Trägers 3a werden erste Mikrotröpfchen 2a aufgebracht. Der Träger 3a kann dazu zum Beispiel in eine in eine Flüssigkeit eingetaucht und danach mit einer Geschwindigkeit aus dieser herausgezogen werden, die so gewählt ist, dass die Flüssigkeit nur an den hydrophilen Oberflächenbereichen 5a haften bleibt. Die Mikrotröpfchen 2a können aber auch auf beliebige andere Weise auf die hydrophilen Oberflächenbereiche 5a aufgetragen werden, z.B. mit Hilfe einer Nadel, einer Pipette oder durch Bedrucken, insbesondere mittels eines Strahldruckers. Dabei bewirken die unterschiedlichen Oberflächenbereiche 5a, 6a, dass sich die Mikrotröpfchen 2a selbständig so ausrichten, dass sie nur auf den hydrophilen Oberflächenbereichen 5a angeordnet sind.
  • Auf die hydrophilen Oberflächenbereiche 5a, 5b des zweiten Trägers 3b werden in entsprechender Weise zweite Mikrotröpfchen 2b aufgebracht. Dann werden die die Träger 3a, 3b mit ihren Erstreckungsebenen derart parallel zueinander positioniert, dass die hydrophilen Oberflächenbereiche 5a des ersten Trägers 3a den hydrophilen Oberflächenbereichen 5b des zweiten Trägers 3b spiegelbildlich gegenüberliegen. Zum lagerichtigen Ausrichten der Träger 3a, 3b werden die Positionsmarken 7 des einen Trägers 3a mit den Positionsmarken 7 des anderen Trägers 3b zur Deckung gebracht.
  • Wie in Fig. 2 erkennbar ist, sind die Träger 3a, 3b zunächst so weit voneinander beabstandet, dass sich die Mikrotröpfchen 2a, 2b nicht berühren. Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung sind die Mikrotröpfchen 2a der Oberseite des ersten Trägers 3a und die Mikrotröpfchen 2b an der Unterseite des zweiten Trägers 3b angeordnet. Die zuletzt genannten Mikrotröpfchen haften entgegen der Schwerkraft an den hydrophilen Oberflächenbereichen 5b an. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass die aus den Trägern 3a, 3b gebildete Plattenanordnung in einer anderen Lage im Raum positioniert ist, beispielsweise um 90° um eine normal zur Zeichenebene in Fig. 2 und 3 verlaufende Achse gedreht..
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Träger 3a, 3b mittels einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Positioniereinrichtung, wie z.B. einem Roboter, normal zu ihren Erstreckungsebenen solange aufeinander zu bewegt, bis die auf der Oberfläche des ersten Trägers 3a befindlichen Mikrotröpfchen 2a jeweils ein dazu korrespondierendes Mikrotröpfchen 2b des zweiten Trägers 3b berühren und sich jeweils mit diesem vermischen, beispielsweise um eine chemische Reaktion zwischen den unterschiedlichen Flüssigkeiten der Mikrotröpfchen 2a, 2b und/oder darin gelöster Stoffe zu starten. In Fig. 3 ist erkennbar, dass die Träger 3a, 3b nach dem Vermischen der Mikrotröpfchen 2a, 2b zu einem neuen Mikrotröpfchen 2 durch einen schmalen Zwischenraum derart voneinander beabstandet sind, dass die Mikrotröpfchen 2 durch die hydrophoben Oberflächenbereiche 6a, 6b voneinander beabstandet sind. Mikrotröpfchen 2a, 2b, die auf demselben Träger 3a, 3b angeordnet waren, vermischen sich also nicht.
  • Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Positioniereinrichtung ein erstes, mit dem ersten Träger 3a verbundenes Gehäuseteil 8a und ein zweites, mit dem zweiten Träger 3b verbundenes Gehäuseteil 8b auf Das erste Gehäuseteil 8a hat eine Aufnahmevertiefung und das zweite Gehäuseteil 8b einen dazu passenden Vorsprung. An den Gehäuseteilen 8a, 8b sind Schrägflächen 9 angeordnet, die bei in das erste Gehäuseteil 8a eingesetztem zweiten Gehäuseteil derart zusammen wirken, dass die Gehäuseteile 8a, 8b in einer vorgegebenen Lage relativ zueinander zentriert werden. Die Gehäuseteile 8a, 8b bestehen vorzugsweise aus einem inerten Kunststoff, mit dem die Trägerteile 3a, 3b bereichsweise umspritzt sind.
  • Bei dem in Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiel sind nur an der Oberfläche des ersten Trägerteils 3a hydrophile Oberflächenbereiche 5a vorgesehen, die durch einen hydrophoben Oberflächenbereich 6a voneinander getrennt sind. Die hydrophilen Oberflächenbereiche 5a sind matrixförmig in mehreren Reihen und Spalten angeordnet. In Fig. 5 ist deutlich erkennbar, dass jeweils zwei Oberflächenbereiche 5a paarweise einander zugeordnet sind und einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als zu den übrigen hydrophilen Oberflächenbereichen 5a.
  • Die Oberfläche des zweiten, als Stempel dienenden Trägerteils 3b ist durchgängig hydrophil.
  • Auf jeweils einen Oberflächenbereich 5a der paarweise einander zugeordneten Oberflächenbereiche 5a wird ein erstes Mikrotröpfchen 2a und auf den anderen Oberflächenbereich 5b ein zweites Mikrotröpfchen 2b aufgebraucht. Das Auftragen der Mikrotröpfchen 2a, 2b kann beispielsweise durch Bedrucken erfolgen.
  • Wie in Fig. 7 erkennbar ist, werden die Träger 3a, 3b mit ihren Erstreckungsebenen parallel zueinander angeordnet, wobei die Träger 3a, 3b zunächst soweit voneinander beabstandet sind, dass der zweite Träger 3b die auf dem ersten Träger 3a befindlichen Mikrotröpfchen 2a, 2b nicht berührt. Dann werden die Träger etwa normal zu ihren Erstreckungsebenen solange aufeinander zu bewegt, bis der zweite Träger 3b jeweils die paarweise einander zugeordneten Mikrotröpfchen 2a, 2b berührt und diese miteinander in Kontakt geraten.
  • In Fig. 8 ist erkennbar, dass die Träger 3a, 3b nach dem Vermischen der Mikrotröpfchen 2a, 2b zu einem neuen Mikrotröpfchen 2 durch einen schmalen Zwischenraum derart voneinander beabstandet sind, dass die Mikrotröpfchen 2 durch den hydrophoben Oberflächenbereich 6a voneinander beabstandet sind. Es werden also nur die paarweise einander zugeordneten Mikrotröpfchen 2a, 2b miteinander vermischt.
  • Bei dem in Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Anordnung der Oberflächenbereiche 5a, 6a derjenigen in Fig. 5. Zusätzlich sind jedoch an dem zweiten Träger zweite hydrophile Oberflächenbereiche 5b vorgesehen, die durch einen zweiten hydrophoben Oberflächenbereich 6b voneinander beabstandet sind. Die ersten hydrophilen Oberflächenbereiche 5a werden wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 mit ersten und zweiten Mikrotröpfchen 2a, 2b beschichtet. Auf die zweiten hydrophilen Oberflächenbereiche 5b werden dritte Mikrotröpfchen 2c aufgebracht.
  • In Fig. 9 ist erkennbar, dass die Träger 3a, 3b mit ihren Erstreckungsebenen derart parallel zueinander angeordnet werden, dass die zweiten hydrophilen Oberflächenbereiche 5b jeweils einen zwischen den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen 5a befindlichen Bereich des ersten hydrophoben Oberflächenbereichs 6a überdecken. Deutlich ist erkennbar, dass das dritte Mikrotröpfchen 2c in der Aufsicht auf die Erstreckungsebenen der Träger 3a, 3b jeweils zwischen einem ihm zugeordneten ersten Mikrotröpfchen 5a und einem zweiten Mikrotröpfchen 5b angeordnet ist. Dabei sind die Träger 3a, 3b zunächst soweit voneinander beabstandet, dass sich die Mikrotröpfchen 2a, 2b, 2c nicht berühren. Dann werden die Träger etwa normal zu ihren Erstreckungsebenen solange aufeinander zu bewegt, bis die dritten Mikrotröpfchen 2c die ersten und zweiten Mikrotröpfchen 2a, 2b berühren und sich mit diesen vermischen.
  • In Fig. 10 ist erkennbar, dass die Träger 3a, 3b nach dem Vermischen der Mikrotröpfchen 2a, 2b, 2c zu einem neuen Mikrotröpfchen 2 durch einen schmalen Zwischenraum derart voneinander beabstandet sind, dass die Mikrotröpfchen 2 durch die hydrophoben Oberflächenbereich 6a, 6b voneinander beabstandet sind. Es werden also jeweils nur drei einander zugeordnete Mikrotröpfchen 2a, 2b, 2c miteinander vermischt.
  • Das erste Mikrotröpfchen 2a kann Wasserstoffperoxyd, das zweite Mikrotröpfchen 2b Luminol und das dritte Mikrotröpfchen ein zu untersuchendes Serum enthalten, in dem Liganden mit einem enzymatischen Marker, wie z.B. Meerrettichperoxidase (HRP) markiert sind.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c), wobei wenigstens zwei Träger (3a, 3b) bereitgestellt werden, deren Oberflächen (4a, 4b) jeweils derart strukturiert werden, dass mindestens ein hydrophiler Oberflächenbereich (5a, 5b) von wenigstens einem hydrophoben Oberflächenbereich (6a, 6b) umgrenzt wird, wobei auf einem hydrophilen Oberflächenbereich (5a) eines ersten Trägers (3a) ein erstes Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) und auf einem hydrophilen Oberflächenbereich (5b) eines zweiten Trägers (3b) ein zweites Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) angeordnet werden, und wobei die Träger (3a, 3b) mit den ersten und zweiten hydrophilen Oberflächen (4a, 4b) einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart dicht aneinander positioniert werden, dass die Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) miteinander in Kontakt geraten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (4a) eines ersten Trägers (3a) mit einer vorzugsweise matrixförmigen Oberflächenstruktur versehen wird, die mehrere, durch den wenigstens einen hydrophoben Oberflächenbereich (5a, 5b) voneinander getrennte hydrophile Oberflächenbereiche (6a, 6b) aufweist, dass die Oberfläche (4b) eines zweiten Trägers (3b) mit einer zu der Oberflächenstruktur des ersten Trägers (3a) passenden Oberflächenstruktur versehen wird, dass auf die einzelnen hydrophilen Oberflächenbereiche jeweils ein Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) aufgebracht wird, und dass die Träger (3a, 3b) mit den Oberflächenstrukturen einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart aneinander positioniert werden, dass die Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) von zueinander korrespondierenden hydrophilen Oberflächenbereichen jeweils miteinander in Kontakt geraten.
  3. Verfahren zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c), wobei wenigstens zwei Träger (3a, 3b) bereitgestellt werden, wobei die Oberfläche (4a) eines ersten Trägers (3a) derart strukturiert wird, dass dicht zueinander benachbarte hydrophile Oberflächenbereiche (5a) durch mindestens einen hydrophoben Oberflächenbereich (6a) voneinander getrennt sind, wobei die hydrophilen Oberflächenbereiche (5a) jeweils mit einem Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) in Kontakt gebracht werden, und wobei ein zweiter Träger (3b) derart relativ zu den hydrophilen Oberflächenbereichen (5a) positioniert wird, dass die Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) mit dem zweiten Träger (3b) und miteinander in Kontakt geraten.
  4. Verfahren zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c), wobei wenigstens zwei Träger (3a, 3b) bereitgestellt werden, wobei die Oberfläche (4a) eines ersten Trägers (3a) derart strukturiert wird, dass dicht zueinander benachbarte erste hydrophile Oberflächenbereiche (5a) durch mindestens einen ersten hydrophoben Oberflächenbereich (6a) voneinander getrennt sind, wobei die Oberfläche (4b) eines zweiten Trägers (3b) derart strukturiert wird, dass mindestens ein zweiter hydrophiler Oberflächenbereich (5b) von wenigstens einem zweiten hydrophoben Oberflächenbereich (6b) umgrenzt wird, wobei die ersten hydrophilen Oberflächenbereiche (5a) und der wenigstens eine zweite hydrophile Oberflächenbereich (5b) jeweils mit einem Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) in Kontakt gebracht werden, und wobei die Träger (3a, 3b) mit den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen (5a) und dem wenigstens einen zweiten hydrophilen Oberflächenbereich (5b) einander zugewandt durch Aufeinanderzubewegen derart dicht aneinander positioniert werden, dass der zweite hydrophile Oberflächenbereich (5b) einen zwischen den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen (5a) befindlichen Bereich des ersten hydrophoben Oberflächenbereichs (6a) überdeckt und die mindestens drei Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) miteinander in Kontakt geraten.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Träger (3a, 3b) zum Aufbringen des (der) Mikrotröpfchen(s) (2a, 2b, 2c) auf den (die) hydrophilen Oberflächenbereich(e) (5a, 5b) in eine Flüssigkeit eingetaucht und dann vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,1 bis 10 mm/s aus der Flüssigkeit herausgezogen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) Enzyme und ein zweites Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) mindestens ein DNA-Molekül, Primer und Nukleosidtriphosphat in einer für eine Polymerase-Kettenreaktion ausreichenden Konzentration enthält.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) Wasserstoffperoxid und ein zweites Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) Luminol enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Träger (3a, 3b) als ein Metalloxid- oder Halbmetalloxid-Substrat bereitgestellt wird, und dass das Substrat an den Stellen, an denen die hydrophilen Oberflächenbereiche (5a, 5b) sein sollen, mit einem mindestens eine reaktive Gruppe aufweisenden Polymer beschichtet wird.
  9. Vorrichtung (1) zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c), mit wenigstens zwei Trägern (3a, 3b), deren Oberflächen (4a, 4b) jeweils derart strukturiert sind, dass mindestens ein hydrophiler Oberflächenbereich (5a, 5b) von wenigstens einem hydrophoben Oberflächenbereich (6a, 6b) umgrenzt ist, und mit einer Positioniereinrichtung, mittels der die Träger (3a, 3b) mit den strukturierten Oberflächen (4a, 4b) einander zugewandt derart dicht aneinander positionierbar sind, dass auf die hydrophilen Oberflächenbereiche (5a, 5b) aufbringbare Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) miteinander in Kontakt geraten.
  10. Vorrichtung (1) zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c), mit wenigstens zwei Trägern (3a, 3b), wobei die Oberfläche (4a) eines ersten Trägers (3a) derart strukturiert ist, dass dicht zueinander benachbarte hydrophile Oberflächenbereiche (5a) durch mindestens einen hydrophoben Oberflächenbereich (6a) voneinander getrennt sind, und mit einer Positioniereinrichtung, mittels der die Träger (3a, 3b) derart dicht aneinander positionierbar sind, dass auf die hydrophilen Oberflächenbereiche (5a) ersten Trägers (3a) aufbringbare Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) mit dem zweiten Träger (3b) und miteinander in Kontakt geraten.
  11. Vorrichtung (1) zum Mischen von Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c), mit wenigstens zwei Trägern (3a, 3b), wobei die Oberfläche (4a) eines ersten Trägers (3a) derart strukturiert ist, dass dicht zueinander benachbarte erste hydrophile Oberflächenbereiche (5a) durch mindestens einen ersten hydrophoben Oberflächenbereich (6a) voneinander getrennt sind, wobei die Oberfläche (4b) eines zweiten Trägers (3b) derart strukturiert ist, dass mindestens ein zweiter hydrophiler Oberflächenbereich (5b) von wenigstens einem zweiten hydrophoben Oberflächenbereich (6b) umgrenzt wird, und mit einer Positioniereinrichtung, mittels der die Träger (3a, 3b) mit den strukturierten Oberflächen (4a, 4b) einander zugewandt derart dicht aneinander positionierbar sind, dass der zweite hydrophile Oberflächenbereich (5b) einen zwischen den ersten hydrophilen Oberflächenbereichen (5a) befindlichen ersten hydrophoben Oberflächenbereich (6a) überdeckt und auf die ersten hydrophilen Oberflächenbereiche (5a) aufbringbare Mikrotröpfchen (2a, 2b, 2c) mit auf die zweiten hydrophilen Oberflächenbereiche (5b) aufbringbaren Mikrotröpf chen (2a, 2b, 2c) in Kontakt geraten.
  12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, sie mindestens drei der Träger (3a, 3b) aufweist, und dass diese Träger (3a, 3b) mittels der Positioniereinrichtung wahl- oder wechselweise aneinander positionierbar sind.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Träger (3a, 3b) ein Metalloxid- oder Halbmetalloxid-Substrat aufweist, das an den hydrophilen Oberflächenbereichen mit einem mindestens eine reaktive Gruppe aufweisenden Polymer beschichtet ist.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung an den aneinander zu positionierenden Trägern (3a, 3b) miteinander zusammenwirkende Zentrierelemente aufweist, insbesondere Zentrierschrägen.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Träger (3a, 3b) vorzugsweise an einem hydrophilen Oberflächenbereich einen Feuchtigkeits- und/oder Leitfähigkeitssensor aufweist.
  16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Träger (3a, 3b) ein Kühl- und oder Heizelement, insbesondere ein Peltier-Element aufweist.
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