EP2004317B1 - Vorrichtung zur steigerung der reaktions-, insbesondere der anbindungseffizienz zwischen molekülen bzw. molekülteilen - Google Patents

Vorrichtung zur steigerung der reaktions-, insbesondere der anbindungseffizienz zwischen molekülen bzw. molekülteilen Download PDF

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EP2004317B1
EP2004317B1 EP07718377A EP07718377A EP2004317B1 EP 2004317 B1 EP2004317 B1 EP 2004317B1 EP 07718377 A EP07718377 A EP 07718377A EP 07718377 A EP07718377 A EP 07718377A EP 2004317 B1 EP2004317 B1 EP 2004317B1
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EP
European Patent Office
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array
reaction
magnetic
micro
bioanalysis
Prior art date
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EP07718377A
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English (en)
French (fr)
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EP2004317A1 (de
Inventor
Rudolf Heer
Christa NÖHAMMER
Jörg SCHOTTER
Moritz Eggeling
Rudolf Pichler
Markus Mansfeld
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AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Tecnet Equity NO Technologiebeteiligungs Invest GmbH
Original Assignee
Austrian Research Centers GmbH ARC
Tecnet Capital Technologiemanagement GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B01F33/451—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers wherein the mixture is directly exposed to an electromagnetic field without use of a stirrer, e.g. for material comprising ferromagnetic particles or for molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/30—Micromixers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip

Definitions

  • the invention is concerned with the targeted increase in the hit or hit probability between reactive partners capable of binding together, which on the one hand increases the amount of binding products and, on the other hand, significantly shortens the reaction time.
  • bioanalyzer arrays such as in e.g. is shortened in DNA / RNA, protein or immuno-microarrays, thereby simultaneously achievable increase in the evaluable fluorescence signals.
  • This is achieved by agitation of the hybridization solution using magnetic micro- or nanoparticles, which are moved in a controlled manner by the hybridization solution and transport the target molecules to the individual spots, ie binding sites.
  • the range of action of the individual spots which is diffusion-limited in conventional analytical methods, is thus substantially increased or expanded.
  • the invention has the further advantage that it can be combined in a simple manner with already existing bioanalytical array systems, so that it makes it possible to retrofit already existing reaction systems, thus in particular already existing bioanalysis systems.
  • DNA microarrays represent a real technological leap in the detection of genes and gene defects, in gene expression analysis and in the understanding of gene functions.
  • a microbio array or biochip typically consists of a specially chemically coated glass slide containing up to several thousand microscopically differently functionalized spots, known as spots.
  • spots In the case of DNA microarrays or DNA chips, each of these spots consists of numerous copies of a distinct DNA segment or gene, which serve as "capture molecules" or probes for corresponding specific DNA or mRNA present in a sample to be analyzed.
  • Molecules, ie targets act.
  • the target molecules are previously labeled with fluorescent particles in order to be able to detect them after binding to the corresponding chip probes by means of fluorescence scanners.
  • the factors specificity and sensitivity play an important role in bio- and microarray analysis. While the specificity is essentially dependent on the sequence of DNA probes on the chip and the conditions under which docking or hybridization between targets and probes occurs, e.g. the salt concentration of the hybridization buffer and the reaction temperature, the sensitivity depends essentially on the amount of each target present, the efficiency of the fluorescence labeling of the targets, to a certain extent also the amount of DNA probe present on the chip and the efficiency of the DNA Binding between target and probe.
  • a mixing device for bio-sensors in which by means of a stirrer by a mechanical shaft from the outside in a chamber, a homogenization of the sample is effected, in the WO 94/26396 described.
  • the stirrer performs a mutual movement normal to the surface of the sensor during the measurement of the signals
  • the near-granular mixing of a liquid to be examined in sensor devices is in WO 00/09991 A1 described.
  • the mixing is carried out by moving magnetic beads or by moving nets, in the former case the magnetic beads are alternated in a liquid between two electromagnets are pulled up and down.
  • a mixing device for use with DNA chips.
  • an acoustic mixture and a magnetic mixture which is caused by alternating currents in electromagnets.
  • EP-A-1 327 473 discloses a device according to the preamble of claim 1.
  • the newly developed device according to the invention is based on increasing the range of action of the individual binding sites, for example DNA spots, by adding magnetic micro- or nanoparticles to the hybridization solution, which are moved by means of an externally generated magnetic field and, for example, the DNA targets the probes of the individual spots are much more targeted approachable. It be carried by the or by means of the magnetic particles, the DNA targets in a microflow and transported in this way.
  • the present invention is an apparatus for increasing the contact frequency or frequency between two reactants capable of binding to one another, preferably between analyzer molecule or molecule part and analyte molecule or molecule part, in particular for increasing the binding efficiency and for reducing the bonding times required for detection in bioanalysis-arrays according to the preamble of claim 1 having the features of the characterizing part of this claim features.
  • the combination of the matrix-like arrangement of the micro or milli-magnetic coils with only one opposing central magnetic coil allows a targeted, precise movement of the magnetic particles within the reaction liquid, ie in particular of the hybridization remplissigkeftsfilms and thus in concrete controlled targeting of target DNA to the immobilized probes on the DNA Bio-Chip.
  • the special arrangement of the micro or Milli coils and the "pattern" for their supply with magnetizing current prevent accumulation of the magnetic particles and thus represents a significant advantage over the previously known, above-based, based on the movement of magnetic particles, mixing devices
  • the use of magnetic fields also allows for easy combination with a sample chamber in which the humidity and temperature are controlled, allowing a high degree of system integration.
  • the single magnetic coil above the chip serves to cause the magnetic particles to move upwards. If this coil is no longer magnetic by switching off the current, the magnetic particles begin to sink again. A drop in the same path as the lift path is prevented by the fact that the micro-magnetic coils of the micro-magnetic matrix below the chip, eg wave-like magnetized and thus the magnetic particles are displaced sideways during their sinking and thus ultimately a kind of oblique flow in the reaction liquid is induced, by which the target molecules more moved and thus more probe molecules are supplied.
  • the particles are each moved laterally in the direction of the center of the correspondingly connected micro-magnetic matrix.
  • flexible motion patterns can be programmed as desired to allow for targeted lateral and vertical transport of the target molecules dissolved in the hybridization liquid film ,
  • the inventively provided arrangement allows in contrast to the aforementioned arrangements according to the prior art, which deal with the non-directional or at most in one direction mixing of liquid films, a preprogrammed, very targeted movement of the micro-magnetic particles used.
  • the clogging and accumulation of the magnetic particles can be prevented with the device according to the invention.
  • the invention has the advantage that it can be easily combined with already established, existing Blo analyses-Arreys and more, that when integrating the magnetic coil in a corresponding carrier, the temperature at the interface with the Bio-Chlp can be precisely adjusted, which later to be discussed integrated cooling / heating circuit is made possible.
  • the device according to the invention thus differs in particular from an arrangement which exclusively aims at possible process steps in an integrated microfluidic biochip and is not suitable for retrofitting already existing DNA microarrays.
  • a driving device for the micro-magnetic coils on the one hand and the single solenoid on the other hand provided according to claim 2, by means of which each einzeine micro-solenoid is individually controlled and by means of which each time-dependent magnetization pattern auf josgbar on the magnetic matrix surface is.
  • optical control is an embodiment of the single magnetic coil of the device according to the invention without core, so with released middle recess, low according to claim 3, whereby a clear view of the reaction process, in particular on the Sioanalysis chip or -Array is enabled ,
  • the claim 6 relates to a specific arrangement of the components of the device according to the invention.
  • the claim 7 a preferred embodiment of the device with a receiving chamber for the reaction vessel, in particular for the bio-analysis array microchip, the subject.
  • FIG. 1 the basic arrangement of the essential components of the device according to the invention
  • the Fig. 2 schematically the processes during magnetization on the slide
  • the Fig. 3 schematically the control of the new device
  • the Fig. 4 an example of a real embodiment of the new device
  • the Fig. 5 schematically a diagram of the path, which travels a magnetic particle within the sample liquid
  • the Fig. 6a a diagram showing the signal increase when using the new device in comparison
  • the Fig. 6b a diagram in which the signal increase as a function of the hybridization time is also shown in comparison with the prior art.
  • FIG. 1 In the oblique view of the Fig. 1 the basic structure of the device 1 according to the invention for a magnet-induced intensification of the contacts between two reaction, in particular binding partners, such as target molecule and probe molecule is shown.
  • the cover glass 5 of the bio-analysis array 6 On the glass slide 4 below the cover glass 5 of the bio-analysis array 6 is arranged with in regularly applied fine spots with the probe molecules or the bio-chip 6. Between slide 4 and coverslip 5 is the reaction, in particular Hybridisl fürswashkeit with the target molecules and provided for the agitation of the liquid micro-magnetic particles.
  • micro-magnet coils 2 with coil cores 21, preferably in a hexagonal matrix 20, can be arranged underneath the microscope slide 4.
  • FIG. 2 shows - with otherwise constant reference numerals - how between the slide 4 with the spots with the probe Motekülen 63 of the bio-chip 6 is the Christsftüsslgkeit 70, and how in the same - of the previously described electric magnets 2 and 20, 3 and their variable magnetic fields acted upon, the magnetic particles 75 shown here circularly move approximately in the symbolize by arrows movement directions and the symbolized by asterisks - Fluoreazenztarbstoff 72 act upon targeted target molecules 73 with the immobilized probe-Motekülen 83 in contact and bind much more often, as this would be achieved, for example by diffusion.
  • control Elnraum 8 is used for individual feeding of the micro-magnetic coils 2 of the micro-magnetic matrix 20 with variable magnetizing currents and for also variable Anspelsung the single magnetic coil 3 with power.
  • the central control unit (PC control) 81 is connected to a control unit, e.g. D / A card 82 which is connected on the one hand to the power supply unit (power supply 1) 83 for the micro-solenoid matrix 20 and on the other hand to the power supply unit (power supply 2) 84 for the single solenoid 3.
  • a control unit e.g. D / A card 82 which is connected on the one hand to the power supply unit (power supply 1) 83 for the micro-solenoid matrix 20 and on the other hand to the power supply unit (power supply 2) 84 for the single solenoid 3.
  • the power supply unit (power supply 1) 83 is connected to a - connected directly to the D / A card 82 relay matrix unit 85, from which the time-dependent variable individual power supply of each connected to the same individual micro-magnetic coil 2 of the magnetic matrix 20 according to a is carried out by the central control unit 81 program.
  • thermocontrol temperature control unit
  • thermosensors not shown here, which are arranged in the sample area or in the vicinity of the magnets 2, 20 and 3 ,
  • the Fig. 4 shows - with otherwise identical reference numerals - in each case in sectional views from the side and from above, the real configuration of the components in the new improved analysis device 1. It is here a deck unit II and a Basic block unit 1 is shown, between which the slide not shown here is arranged with the reaction to be performed.
  • the basic block unit I is - as out Fig. 4a seen - from one of cooling / Bankmediumskanälen 22 22 'traversed aluminum block 21, in which the center of the magnetic coil array 20 is arranged with the micro-magnetic coils 2. Below this matrix 20, a further small, also through a cooling or Schumediumskanal 225 aluminum block 25 is arranged.
  • the aluminum block 21 Covered at the top is the aluminum block 21 with a thin film 23, on which peripherally surrounding rubber rings 26,27 rest, within which there is a space 230 for the placement of the sample.
  • the in the Fig. 4c shown deck unit II comprises a - here with the center one.
  • Recess 34 having stainless steel cover surface 35 - limited to the top aluminum block 31, which is also crossed by cooling / Schumediumskanälen 32 and in which the annular single solenoid 3 is housed.
  • the aluminum block 31 is penetrated by a central opening 34 ', through which the view of the sample is kept free, and closed at the bottom with a glass plate 33.
  • thermocouples which deliver the current temperature data to the already mentioned thermo control unit.
  • the Fig. 4d allows an overview of the course of the cooling / Schumedlumskanäle 32 in the aluminum block 31 of the cover unit II in plan view.
  • the Fig. 5 shows at otherwise constant reference numerals - schematically the path or course of movement of the micro-magnetic particles 75 in the liquid film 70 between slide 4 and Bio-chip 6 and cover glass 5.
  • the single magnetic particle 75 along path A pulled approximately vertically upward and by the magnetic field of a slightly out of the ascending path A lying now magnetized micro-solenoid 2 and - taking place by switching off the single solenoid coil 3 decreases the magnetic particle 75 is deflected laterally and then follows about the web B, etc.
  • Fig. 6a On the ordinate of the diagram Fig. 6a is the intensity of the fluorescence indication and the abscissa indicates the concentration of the magnetic particles M-PVA 13 bead (5-8 ⁇ m) (Chemagen AG, Arnold-Sommerfeld-Ring 2, D-52499 Baesweiler) in ⁇ g / ⁇ l.
  • the square-wave signal values were obtained with the described device, cross-hatched, in a conventional manner. It shows a high mean signal gain.
  • the Fig. 6a further shows in the left column below the reference signals of the DNA probe Ec. faecium 2 as small crosses. The corresponding mean value is shown in the right column as a small red cross. In the middle column, the signals of the probe Ec are at four different bead concentrations. Faecium 2 shown when using the new device.
  • Each of the data points shown here corresponds to an experiment, the error bars result from the evaluation of each 6 replicates of the probe Ee. faecium 2 per experiment.
  • the hybridization time in the respective experiments was 25 min.
  • Fig. 6b are - with otherwise the same reference numerals meaning also achieved using the Erflndungswen device intensities 1 of the fluorescence signals compared to the intensities of the signals obtained in a previously known manner as a function of the hybridization time.
  • the hybridization time in minutes is plotted on the abscissa and the concentration of micro-magnetic particles or beads M-PVA 13 bead 5-8 ⁇ m is kept constant at [1.8 ⁇ g / ⁇ l].

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung befasst sich mit der gezielten Erhöhung der Treffer bzw. Trefferwahrscheinlichkeit zwischen miteinander bindungsfähigen Reaktionspartnern, wodurch einerseits die Menge an Bindungsprodukten erhöht und anderseits die Reaktionszeit wesentlich verkürzt wird.
  • Sie ist insbesondere darauf gerichtet, dass die erforderlichen Hybridisierungszeiten in Bioanalyse-Arrays, wie in z.B. in DNA/RNA-, Protein- oder Immuno-Mikroarrays, bei dadurch gleichzeitig erreichbarer Steigerung der auswertbaren Fluoreszenzsignale verkürzt wird. Dies wird durch Agitation der Hybridisierungs-Lösung mit Hilfe magnetischer Mikro- oder Nanopartikel, welche in kontrollierter Weise durch die Hybridisierungslösung bewegt werden und die Target Moleküle zu den einzelnen Spots, also Bindungsstellen transportieren, erreicht. Der Wirkungsbereich der einzelnen Spots, welcher in herkömmlichen Analyseverfahren diffusions-limitiert ist, wird somit wesentlich vergrößert bzw. erweitert.
  • Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass sie in einfacher Weise mit schon vorhandenen Bioanalyse-Array-Systemen kombiniert werden kann, dass sie also ein Nachrüsten schon bestehender Reaktionssysteme, also insbesondere schon vorhandener Bioanalyse-Systeme, ermöglicht.
  • Als neue Werkzeuge der Molekularbiologie stellen beispielsweise DNA-Microarrays einen echten Technologiesprung beim Nachweis von Genen und Gendefekten, bei der Genexpressions-Analyse und bei der Vertiefung des Verständnisses von Genfunktionen dar.
  • Ein Mikrobio-Array oder Biochip besteht üblicherweise aus einem, in spezieller Weise chemisch beschichteten, Glas-Objektträger, der bis zu einige Tausend mikroskopisch kleine, unterschiedlich funktionalisierte Punkte, so genannte Spots, enthält. Im Falle der DNA-Microarrays oder DNA-Chips besteht jeder einzelne dieser Spots aus zahlreichen Kopien eines eindeutig bestimmten DNA-Abschnitts bzw. Gens, die als "Fängermoleküle" oder Sonden für entsprechende, in einer zu analysierenden Probe vorhandene, spezifische DNA oder mRNA-Moleküle, also Targets, fungieren. Die Targetmoleküle werden zuvor mit Fluoreszenzpartikeln markiert, um sie nach erfolgter Bindung an die entsprechenden Chip-Sonden mittels Fluoreszenzscanner detektieren zu können.
  • Die Faktoren Spezifizität und Sensitivität spielen in der Bio- bzw. Mikroarrayanalyse eine große Rolle. Während die Spezifizität im Wesentlichen von der Auswahl bzw. Sequenzabfolge der DNA-Sonden am Chip abhängig ist und jenen Bedingungen, unter denen man den Andockprozess bzw. Hybridisierung zwischen Targets und Sonden ablaufen lässt, also z.B. die Salzkonzentration des Hybridisierungspuffers und die Reaktionstemperatur, hängt die Sensitivität im Wesentlichen von der vorhandenen Menge des jeweiligen Targets, von der Effizienz der Fluoreszenzmarkierung der Targets, bis zu einem gewissen Grad auch von der Menge der am Chip vorhandenen DNA-Sonde sowie von der Effizienz der Bindung zwischen Target und Sonde ab.
  • Im klassischen Chip-Experiment ist der Transport der Targets zu den Sonden im wässrigen Milieu allein durch die Diffusion gesteuert. In der Praxis wird eine wässrige Pufferlösung mit den fluoreszenz-markierten Targetmolekülen auf den Chip mit den DNA-Sonden aufgebracht und danach wird ein dünnes Glasplättchen bzw. Deckgläschen darüber gelegt. Dadurch wird ein dünner Flüssigkeitsflim zwischen Chip und Deckgläschen ausgebildet, innerhalb dessen sich die Targetmoleküle durch freie Diffusion bewegen.
  • Bisher wurden unterschiedliche Versuche zur Steigerung der auswertbaren Signale in DNA-Microarrays mit unterschiedlichen Misch- oder Pumpvorrichtungen unternommen, welche sich in folgende 3 Gruppen einteilen lassen.
    • Mechanische Mischung durch Schütteln und/oder Rotieren des Chips auf einer dafür vorgesehene Einrichtung
    • Durchpumpen und Rezirkulieren der Hybridisierungs-Lösung am Chip mittels eines externen Fluidiksystems
    • Mischung der Flüssigkeit am Chip selbst
  • Nachfolgend werden Beispiele zu den genannten, dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren beschrieben, um Unterscheidungsmerkmale zur vorliegenden Erfindung herausarbeiten zu können.
  • Surface Acoustic Waves bzw. akustische Oberflächenwellen werden in einem bereits kommerziell erhältlichen Produkt, mit der Bezeichnung SlideBooster der Firma Advalytix AG, Eugen-Sänger-Straße 53.0. D-85649 Brunnthal, www.advalytix.de, SildeBooster SB400, zur Durchmischung von dünnen Flüssigkeitsfilmen eingesetzt.
  • Eine aktive Durchmischung von Flüssigkeiten wurde von R. H. Liu et al. Bubble-induced acoustic micromixing. Lab Chip, 2002, 2, 151-157 vorgestellt. Zur Realisierung der Wischwirkung werden durch Bläschen induzierte, akustische Mikroströmungen verwendet, welche mittels eines piezoelekirischen Schallgebers erzeugt werden. Zur Steigerung der Effizienz sind in der Mischungskammer mikroskopisch kleine, mechanisch gefertigte, Taschen eingebaut, an denen sich Gasbläschen bilden. Diese Modifikation der Mischungskammer stellt einen beachtlichen Mehraufwand bei der Fertigung von Bio-Chips dar und ist hinsichtlich Wiederverwendbarkeit aus Gründen der Kontamination fragwürdig.
  • Weiters ist eine Mischvorrichtung für Bio-Sensoren, bei der mittels Rührer durch eine mechanische Welle von außen in einer Kammer eine Homogenisierung der Probe bewirkt wird, in der WO 94/26396 beschrieben. Dabei wird vom Rührer eine wechselseitige Bewegung normal zur Oberfläche des Sensors während der Messung der Signale durchgeführt
  • Eine weitere Patentschrift nämlich GB 876 070 beschreibt ganz allgemein die Durchmischung von Flüssigkeiten mittels rotierender Gitter.
  • Das granzflächennahe Mischen einer zu untersuchenden Flüssigkeit in Sensor-Vorrichtungen wird in der WO 00/09991 A1 beschrieben. Hier erfolgt das Durchmischen mittels Bewegung von magnetischen Kügelchen oder mittels beweglicher Netze, wobei im ersteren Fall die magnetischen Kügelchen in einer Flüssigkeit abwechseind zwischen zwei Elektromagneten nach oben und nach unten gezogen werden.
  • Speziell die Durchmischung von dünnen Flüssigkeitsschichten, welche eine Suspension beweglicher magnetischer Partikel beinhalten, wird in der EP 0 240 8a2 A1 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ebenfalls Magnetsysteme. Die dort beschriebene Anordnung stellt einen Spalt für die Aufnahme des Flüssigkeitsfilms mit den permanentmagnetischen Partikeln zur Verfügung.
  • In einem weiteren Patent, nämlich WO 97/02357 A1 ist eine Mischvorrichtung für den Einsatz bei DNA Chips in Erwägung gezogen. Dort werden eine akustische Mischung und eine magnetische Mischung, welche durch Wechselströme in Elektromagneten bewirkt wird, erwähnt.
  • Aus der US 6,806,050 B2 ist ein elektromagnetischer Chip bzw. Bio-Chip bekannt, welcher eine Matrix von individuell anspeisbaren Micro-Elektromagneteinheiten umfasst und an dessen Oberfläche Sonder-Moleküle immobilisiert sind. Mittels der Magneteinheiten werden an kleine Magnetpartikel gebundene Moleküle im Wesentlichen In der Ebene des Bio-Chips bewegt und es wird auf diese Weise eine Erhöhung der Zahl der Bindungen erreicht.
  • Dokument EP-A- 1 327 473 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die neu entwickelte Vorrichtung gemäß der Erfindung beruht auf der Vergrößerung des Wirkungsbereichs der einzelnen Bindungsstellen, also z.B. DNA-Spots, durch Beimengung magnetischer Mikro- oder Nanopartikel zur Hybridisierungs-Lösung, welche mittels eines extern erzeugten Magnetfeldes bewegt werden und wobei z.B. die DNA Targets an die Sonden der einzelnen Spots wesentlich gezielter heranführbar sind. Es werden von den bzw. mittels der magnetischen Partikel die DNA-Targets in einer Mikroströmung mitgeführt und auf diese Weise transportiert.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Steigerung der Kontaktfrequenz bzw. -häufigkeit zwischen zwei miteinander zur Bindung befähigten Reaktionspartnern, vorzugsweise zwischen Analysator-Molekül bzw. -Molekülteil und Analyt-Molekül bzw. -Molekülteil, insbesondere zur Steigerung der Bindungseffektivität und zur Reduktion der für einen Nachweis erforderlichen Bindungszeiten in Bioanalyse-Arrays gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruches genannten Merkmale aufweist.
  • Insbesondere die Kombination der matrixförmigen Anordnung der Mikro- bzw. Milli-Magnetspulen mit nur einer gegenüberliegenden zentralen Magnetspule gestattet eine gezielte, präzise Bewegung der magnetischen Partikel innerhalb der Reaktionsflüssigkeit, also insbesondere des Hybridisierungs-Flüssigkeftsfilms und somit im Konkreten ein kontrolliertes Heranführen von Target-DNA an die immobilisierten Sonden auf dem DNA-Bio-Chip.
  • Die spezielle Anordnung der Mikro- bzw. Milli-Spulen und die "Muster" zu deren Anspeisung mit Magnetisierungsstrom verhindern ein Anhäufen der magnetischen Partikel und stellt somit einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bisher bekannten, oben genannten, auf der Bewegung magnetischer Partikel beruhender, Mischvorrichtungen dar. Die Verwendung magnetischer Felder ermöglicht außerdem die einfache Kombination mit einer Probenkammer, in welcher die Feuchte und Temperatur kontrolliert wird, so dass ein hoher Grad an Systemintegration ermöglicht wird.
  • Die matrix-artige bzw. array-förmige Anordnung der Milli-Magnetspulen mit oder ohne Magnetkerne(n), z.B. unterhalb des DNA-Chips und nur einer Magnet-Spule oberhalb des DNA-Chips ermöglicht eine ganz gezielte Bewegung der magnetischen Partikel.
  • So dient die einzelne Magnetspule oberhalb des Chips dazu, die magnetischen Partikel zu einer Aufwärtsbewegung zu veranlassen. Wenn diese Spule durch Abschalten des Stromes nicht mehr magnetisch ist, beginnen die Magnetpartikel wieder abzusinken. Ein Absinken in der gleichen Bahn wie die Anhebungsbahn wird dadurch verhindert, dass die Mikro-Magnetspulen der Mikro-Magnet-Matrix unterhalb des Chips, z.B. wellenartig, magnetisiert werden und somit die Magnetpartikel während ihres Absinkens seitwärts verschoben werden und somit letztlich eine Art Schrägströmung in der Reaktionsflüssigkeit induziert wird, durch welche die Target-Moleküle mehr bewegt und dadurch auch mehr Sonden-Molekülen zugeführt werden.
  • Es werden also mittels des erfindungsgemäß vorgesehenen Aufbaus die Partikel jeweils lateral in Richtung des Zentrums der entsprechend beschalteten Mikro-Magnet-Matrix bewegt. Durch Variation der Dauer und der relativen Stärke der Impulse von jeweils benachbarten Mikro-Magnetspulen und der oberhalb des Chips angeordneten Magnetspule lassen sich nach Belieben flexible Bewegungsmuster programmieren, um einen gezielten lateralen und vertikalen Transport der in dem Hybridisierungs-Flüssigkeitsfilm gelösten Target-Moleküle zu ermöglichen.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung gestattet im Gegensatz zu den eingangs erwähnten Anordnungen gemäß dem Stand der Technik, welche sich mit der ungerichteten oder höchstens in einer Richtung erfolgenden Durchmischung von Flüssigkeitsfilmen befassen, eine vorprogrammierte, ganz gezielte Bewegung der eingesetzten Mikro-Magnetpartikel. Im Gegensatz zu den erwähnten Patent Veröffentlichungen kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung insbesondere das Verklumpen und das Ansammeln der Magnetpartikel verhindert werden.
  • Außerdem bietet die Erfindung den Vorteil, dass sie problemlos mit schon etablierten, bestehenden Bloanalyse-Arreys kombinierbar ist und weitere, dass bei Integration der Magnetspule in einen entsprechenden Träger die Temperatur an der Grenzfläche zum Bio-Chlp präzise eingestellt werden kann, was durch einen später noch zu erörternden integrierten Kühl/Heizkreislauf ermöglicht wird.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich dadurch insbesondere von einer Anordnung, welche ausschließlich auf mögliche Prozessschritte in einem integrierten Mikrofluidik-Biochip abzielt und für eine Nachrüstung schon existierender DNA-Mikro-Arrays nicht geeignet ist.
  • Zum Nachweis der Wirkungsweise der erflndungsgemäßen Vorrichtung wurden Hybridisierungs-Expenmente auf gleichartigen DNA-Bio-Chips mit Unterstützung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und parallel dazu auf konventionelle Art durchgeführt -Hierbei waren konstante Temperaturverhältnisse (65 °C), Hybridisierungszeiten (25 min.) und Auswerteverfahren In den jeweiligen Experimenten sichergestellt; es zeigten sich beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung über sämtliche Experimente ein mittlerer Signalgewinn von etwa 150 % Signalgewinn =((Vorrichtungssignale-Referanzsignale)/Referenzsignale).100) gegenüber dem entsprechenden Ergebnissen bei herkömmlicher Hybridisierung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine AnsteuerungsEinrichtung für die Mikro-Magnetspulen einerseits und die Einzel-Magnetspule andererseits gemäß Anspruch 2 vorgesehen, mittels welcher jede einzeine Mikro-Magnetspule individuell ansteuerbar ist und mittels welcher jedes zeitabhängige Magnetislerungs-Muster auf die Magnet-Matrixfläche aufprägbar ist.
  • Insbesondere Im Sinne einer ungestörten, optischen Kontrolle ist eine Ausführungsform der Einzelmagnetspule der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Kern, also mit freigelassener mittlerer Ausnehmung, gemäß Anspruch 3 günstig, wodurch eine freie Sicht auf das Reaktionsgeschehen, insbesondere auf den Sioanalyse-Chip bzw. -Array ermöglicht ist.
  • Zur Erhöhung der Effektivität der Anordnung der Mikro-Magnetspulen in der Magnetspulen-Matrix dienen die Merkmale des Anspruchs 4.
  • Weiters ist eine Anordnung der Analyse-Vorrichtung in einer Art klimatisierter Kammer gemäß Anspruch 5, insbesondere im Hinblick auf genau einzubauende stabile Umgebungsbedingungen bevorzugt.
  • Der Anspruch 6 betrifft eine konkrete Anordnung der Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Schließlich hat der Anspruch 7 eine bevorzugte Ausführungsvariante der Vorrichtung mit einer Aufnahmekammer für das Reaktionsgefäß, insbesondere für den Bio-Analysearray-Mikrochip, zum Gegenstand.
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert:
  • Es zeigen die Fig. 1 die grundsätzliche Anordnung der wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Fig. 2 schematisch die Vorgänge während der Magnetisierung auf dem Objektträger, die Fig. 3 schematisch die Steuerung der neuen Vorrichtung, die Fig. 4 ein Beispiel für eine reale Ausführungsform der neuen Vorrichtung, die Fig. 5 schematisch ein Diagramm des Weges, welchen ein Magnetpartikel innerhalb der Probeflüssigkeit zurücklegt, die Fig. 6a ein Diagramm, welches die Signalsteigerung bei Einsatz der neuen Vorrichtung im Vergleich zeigt und die Fig. 6b ein Diagramm, in welchem die Signalsteigerung in Abhängigkeit von der Hybridisierungszeit ebenfalls im Vergleich zum Stand der Technik dargestellt ist.
  • In der Schrägrissdarstellung der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 für eine magnet-induzierte Intensivierung der Kontakte zwischen zwei Reaktions-, insbesondere Bindungspartnern, wie z.B. Target-Molekül und Sonden-Molekül gezeigt.
  • Auf dem Objektträger 4 aus Glas ist unterhalb des Deckgläschens 5 der Bioanalyse-Array 6 mit in regelmäßig aufgetragenen feinen Spots mit den Sonden-Molekülen bzw. der Bio-Chip 6 angeordnet. Zwischen Objektträger 4 und Deckgtäschen 5 befindet sich die Reaktions-, insbesondere Hybridislerungsflüssigkeit mit den TargetMolekülen und den für die Agitation der Flüssigkeit vorgesehenen Mikro-Magnetpartikel.
  • In der Fig. 1 oberhalb dieser Anordnung ist die hier flachringartige bzw. toriodförmige Einzelmagnetspule 3 ohne Kern, also mit freier zentraler Öffnung 36 angeordnet, durch welche die Durchsicht auf die Reaktion auf dem Objektträger 4 bzw. unterhalb des Deckgläschens 5 freigehalten ist.
  • Unterhalb des Bio-Chips 6 und seinem Nahbereich ist unterhalb des Objektträgers 4 eine große Anzahl von individuell mit Magnetisierungsstrom versorgbaren Mikro-Magnetspulen 2 mit Spulenkernen 21, vorzugsweise in einer Sechseck-Matrix 20 angeordnet.
  • Die schematische Darstellung der Fig. 2 zeigt - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - wie sich zwischen dem Objektträger 4 mit den Spots mit den Sonden-Motekülen 63 des Bio-Chips 6 die Reaktionsftüsslgkeit 70 befindet, und wie sich in derselben - von den vorher erläuterten Elektro-Magneten 2 bzw. 20, 3 und deren variablen Magnetfeldern beaufschlagten, die hier kreisrund dargestellten Magnetpartikel 75 etwa in den durch Pfeile symbolisieren Bewegungsrichtungen bewegen und die durch Sternchen symbolisierten - Fluoreazenztarbstoff 72 beaufschlagten Target-Moleküle 73 mit den immobilisierten Sonden-Motekülen 83 in Kontakt bringen und dort wesentlich öfter binden, als dies z.B. durch Diffusion erreichbar wäre.
  • Die in der Fig. 3 - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - sehr schematisch dargestellten Steuerungs-Elnrichtung 8 dient zur individuellen Anspeisung der Mikro-Magnstspulen 2 der Mikro-Magnetmatrix 20 mit variablen Magnetisierungsströmen sowie zur ebenfalls variablen Anspelsung der Einzel-Magnetspule 3 mit Strom.
  • Die Zentral-Steuerungseinheit (PC-Control) 81 ist mit einer Steuereinheit, z.B. D/A-card 82 verbunden, welche einerseits mit der Stromversorgungseinheit (Power-Supply 1) 83 für die Mikro-Magnetspulen-Matrix 20 und anderseits mit der Stromversorgungseinheit (Power Supply 2) 84 für die Einzel-Magnetspule 3 verbunden ist.
  • Die Stromversorgungseinheit (Power Supply 1) 83 ist mit einer - selbst direkt mit der D/A-Card 82 verbundenen Relaismatrix-Einheit 85 verbunden, von der aus die zeitabhängig variable individuelle Stromversorgung jeder einzelnen mit derselben verbundenen einzelnen Mikromagnetspule 2 der Magnetmatrix 20 gemäß einem von der Zentral-Steuereinhelt 81 gelieferten Programm erfolgt.
  • Vorgesehen ist weiters auch eine Kontrolle der Temperatur an der Probe. Diese erfolgt mittels einer direkt mit der Zentral-Steuereinheit 81 verbundenen Temperatur-Kontrollenheit (Thermocontrol) 86, welche von hier nicht gezeigten Thermosensoren, welche im Probebereich bzw. in Nähe der Magnete 2, 20 und 3 angeordnet sind, mit den aktuellen Temperaturdaten versorgt werden.
  • Die Fig. 4 zeigt - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - jeweils in Schnittansichten von der Seite und von oben, die reale Konfiguration der Komponenten in der neuen verbesserten Analyse-Vorrichtung 1. Es ist hier eine Deckeinheit II und eine Grundblockeinheit 1 gezeigt, zwischen welchen der hier nicht gezeigte Objektträger mit der durchzuführenden Reaktion angeordnet wird.
  • Die Grundblockeinheit I besteht - wie aus Fig. 4a ersichtlich - aus einem von Kühl/Heizmediumskanälen 22. 22' durchzogenen Aluminiumblock 21, in welchem mittig die Magnetspulen-Matrix 20 mit den Mikro-Magnetspulen 2 angeordnet ist. Unterhalb dieser Matrix 20 ist ein weiterer kleiner, ebenfalls von einem Kühl- bzw. Heizmediumskanal 225 durchzogener Aluminiumblock 25 angeordnet.
  • Den Verlauf der Kühl/Heizmediumskanäle 22, 22' im Grundriss erläutert die Fig. 4b, in welcher die Zu- und Abflüsse durch Pfeile gekennzeichnet sind. Durch die Fertigung der Kanäle Im Block 21 bedingte Öffnungen sind mit Stopfen verschlossen.
  • Nach oben hin abgedeckt ist der Aluminiumblock 21 mit einer dünnen Folie 23, auf welcher randseitig umlaufende Gummiringe 26,27 aufliegen, innerhalb welcher sich ein Raum 230 für die Platzierung der Probe befindet.
  • Die in der Fig. 4c gezeigte Deckeinheit II umfasst einen - hier mit der mittig eine. Ausnehmung 34 aufweisenden Edelstahldeckfläche 35 - nach oben hin begrenzten Aluminiumblock 31, welcher ebenfalls von Kühl/Heizmediumskanälen 32 durchzogen ist und in welchem die ringförmige Einzel-Magnetspule 3 untergebracht ist.
  • Der Aluminiunblock 31 ist von einer mittigen Öffnung 34' durchsetzt, durch welche der Blick auf die Probe freigehalten ist, und nach unten hin mit einer Glasplatte 33 abgeschlossen.
  • Die Temperaturkontrolle erfolgt mittels Thermoelementen, welche die aktuellen Temperaturdaten an die schon oben genannte Thermokontrolleinheit abgeben.
  • Die Fig. 4d ermöglicht eine Übersicht über den Verlauf der Kühl/Heizmedlumskanäle 32 im Aluminiumblock 31 der Deckeinheit II in Draufsicht.
  • Die Fig. 5 zeigt bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungen - schematisch den Weg- bzw. Bewegungsverlauf der Mikro-Magnetpartikel 75 im Flüssigkeitsfilm 70 zwischen Objektträger 4 bzw. Bio-Chip 6 und Deckglas 5. Bei Aktivieren der oberen Einzel-Magnetspule 3 wird das einzelne Magnetpartikel 75 entlang Bahn A etwa senkrecht aufwärts gezogen und durch das Magnetfeld einer etwas außerhalb der Aufstiegs-Bahn A liegenden jetzt magnetisierten Mikro-Magnetspule 2 und beim - durch Abschalten der Einzel-Magnetspule 3 erfolgenden Absinken wird das Magnetpartikel 75 seitlich abgelenkt und folgt dann etwa der Bahn B usw.
  • In der Fig. 6a und 6b sind die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichten Signalsteigurungen als Funktion der Konzentration an magnetischen Partikeln nach der Hybridisierung gezeigt:
  • Auf der Ordinate des Diagramms Fig 6a ist die Intensitat der Floureszenz-Indikation und auf der Abzisse ist die Konzentration der Magnetparikel M-PVA 13 bead (5-8 µm) (Chemagen AG, Arnold-Sommerfeld-Ring 2, D-52499 Baesweiler) in µg/µl aufgetragen.
  • Die in Quadratform dargestellten Signalwerte wurden mit der beschriebenen Vorrichtung erzielt, die mit Kreuzen dargestellten auf konventionelle Weise. Es zeigt sich ein hoher mittlerer Signalgewinn. Die Fig. 6a zeigt weiters in der linken Spalte unten die Referenzsignale der DNA-Sonde Ec. faecium 2 als kleine Kreuze. Der entsprechende Mittelwert ist in der rechten Spalte als kleines rotes Kreuz eingezeichnet. In der mittleren Spalte sind zu vier unterschiedlichen bead-Konzentrationen die Signale der Sonde Ec. faecium 2 bei Einsatz der neuen Vorrichtung dargestellt. Jeder der hier gezeigten Datenpunkte (kleine Quadrate) entspricht einem Experiment, die Fehlerbalken ergeben sich dabei durch die Auswertung von je 6 Replikaten der Sonde Ee. faecium 2 pro Experiment. Die Hybridisierungszeit betrug in den jeweiligen experimenten 25 min.
  • Es zeigte sich bei Einsatz der neuen Vorrichtung bei dieser Sonde über sämtliche Experimente ein mittlerer Signalgewinn von ca. 150 %, gegenüber einer herkömmlich durchgeführten Hybridisierung. Die Berechnung erfolgte durch arithmetisches Mitteln der Signale für die DNA-Sonde Ec. faecium 2 bei unterschiedlichen bead-Konzentrationen.
  • In der Fig. 6b sind - bei sonst gleichbleibenden Bezugszeichenbedeutungenebenfalls die unter Einsatz der erflndungsgemäßen Vorrichtung erzielten intensitäten 1 der Fluoreszenz-Signale den Intensitäten der auf bisher bekannter Weise erhaltenen Signalen als Funktion der Hybridisierungszeit gegenübergestellt.
  • Hier ist auf der Abzisse die Hybridisierungszeit in min aufgetragen und die Konzentration an Mikro-Magnetpartikeln bzw. -beads M-PVA 13 bead 5-8 µm ist mit [1,8 µg/µl] konstant gehalten.
  • Es zeigt sich schon nach 5 min ein sehr großer Signalgewinn bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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    3. (3) WO 94/28396
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    5. (5) WO 00/09991 A1
    6. (6) EP 0 240 862 A1
    7. (7) WO 97/02357 A1
    8. (8) US 6,806,050 B2

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Steigerung der Kontaktfrequenz bzw. -häufigkeit zwischen zwei miteinander zur Bindung befähigten Reaktionspartnern, vorzugsweise zwischen Analysator-Molekül bzw. -Molekülteil und Analyt-Molekül bzw. -Molekülteil, insbesondere zur Steigerung der Bindungseffektivität und zur Reduktion der für einen Nachweis erforderlichen Bindungszeiten in Bioanalyse-Arrays, wie z.B. DNA/RNA-, Protein- oder lmmuno-Mikroarrays mit Hilfe von - mittels beidseitig des Reaktionsvolumens bzw. Reaktionsfluidfilms angeordneter, mit veränderlichen Strömen anspeisbarer Elektromagneten (3, 2, 20) - extern generierten Magnetfeldern berührungslos im fluiden Reaktionsmedium, insbesondere mit in der den Bioanalyse-Array umgebenden Flüssigkeit gezielt in Bewegung gesetzten para-, superpara- oder ferromagnetischen, sphärisch oder unregelmäßig geformten, gegebenenfalls mit einem der Reaktionspartner gecoateten, Mikro- oder Nanopartikeln (75)
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf einer Seite des Reaktionsgefäßes bzw. Reaktionsfluidfilms, insbesondere eines Objektträgers (4) mit - den bzw. die Reaktionspartner (73) und die Reaktionsflüssigkeit (70) und vorzugsweise ein Mikro-Bioanalyse-Array (6) abdeckendem - transparentem Deckglas (5), in der unmittelbarer Nähe eine zweidimensional flächige Matrix (20) bzw. ein Array mit einer Mehrzahl von individuell mit Magnetisierstrom jeweils vorgegebener, zeitabhängig variabler Stärke und/oder Spannung - einem jeweils gewünschten zeitabhängig variablen bzw. veränderlichen Magnetisierungs- bzw. Feldstärke-Muster entsprechend - anspeisbaren Miniatur- bzw. Milli-Magnetspulen (2) gegebenenfalls mit oder ohne feldverstärkendem Kern (21), angeordnet ist und
    dass auf der anderen Seite des Reaktionsgefäßes, insbesondere Objektträger (4) mit dem Mikro-Bio-Analysearray (6), in dessen unmittelbarer Nähe nur eine, ebenfalls mit variablen Magnetisierstrom anspeisbare Magnetspule (3) positioniert ist, deren Magnetfeld das gesamte Reaktionsgefäß oder wesentliche Teile desselben, insbesondere den gesamten (Mikro)-Bioanalysearray (6), durchsetzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie eine Magneten-Ansteuerungseinrichtung (8) mit Zentral-Steuereinheit (81) aufweist, mittels welcher die Einzel-Magnetspule (3) und jede der Miniatur-Magnetspulen (2) der Magnetspulen-Matrix bzw. des Magnetspulen-Arrays (20) jeweils individuell und unabhängig von den anderen Miniatur-Magnetspulen, mit insbesondere hinsichtlich Stromart, wie DC oder AC, mit beliebiger Frequenz, Wellenform, Amplitude und/oder
    Phasenverschiebung, variablen Magnetisierungsstrom anspeisbar bzw. bestrombar sind, sodass - einem jeweils gewählten Programm entsprechend - jeweils örtlich, in allen drei Raumrichtungen, verschieden - eine ortsvariable Bewegung der Magnet-Partikel (75) mit jeweils gewünschter Bewegungsrichtung, -bahn und -geschwindigkeit in der Reaktionsflüssigkeit im Reaktionsfluidfilm bzw. in der den (Mikro-)Bioanalyse-Array bzw. Bio-Chip (6) umgebenden Flüssigkeit induzierbar ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einzel-Magnetspule (3) ringförmig und ohne Kern ausgebildet ist, um die Sicht auf das Reaktionsgefäß, insbesondere auf den (Mikro-)Bioanalyse-Array bzw. Mikro-Biochip (6), freizuhalten.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Mikro-Magnetspulen (2) der Mikro-Magnetspulen-Matrix (20) mit möglichst kleinen Zwischenräumen zwischen einander mit jeweils kreisförmigem, quadratischem oder hexagonalem Querschnitt ausgebildet und in einer Quadrat-Matrix oder bienenwabenartigen Sechseck-Matrix (20) angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie insgesamt in einer Kammer angeordnet ist, in welcher die Feuchte des das Reagenzgefäß, insbesondere den (Mikro-)Bioanalyse-Array (6), umgebenden Gases, sowie vorzugsweise die bzw. dessen Temperatur und gegebenenfalls Druck kontrollier- und einstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Einzel-Magnetspule (3) in einem Block (31) aus gut wärmeleitfähigem Material, insbesondere aus Aluminium, angeordnet ist und dass in demselben ein diese Einzel-Magnetspule (3) im Nahbereich ihrer dem Reaktionsgefäß, insbesondere dem (Mikro-)Bioanalyse-Array (6), nahen Oberfläche außen umringender und ein vorzugsweise gesonderter, oberhalb derselben im Nahbereich von deren Innenrand angeordneten, mit einer Kühl- oder Heizflüssigkeit durchströmbarer Fluidmediums-Kanal (32, 32') vorgesehen ist.
    - dass gegebenenfalls auch die Mikro-Magnetspulen-Matrix (20) in einem Aluminiumblock oder -tisch (21) angeordnet ist und seitlich rundum von einem mit einer Kühl- oder Heizflüssigkeit durchströmbaren Fluidmediums-Kanal (22, 227 umgeben ist und
    - dass gegebenenfalls zusätzlich unterhalb der Mikro-Magnetspulen-Matrix (20) ein Kühlkanal-System (225) in einem gesonderten Metallblock (25) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Metall-, insbesondere Aluminiumblock (31) mit der Einzelmagnetspule (3) zum Reaktionsgefäß, insbesondere zum Bloanalyse-Array (6) bzw. Mikro-Biochip, hin mit einer Glasplatte (33) abgeschlossen ist,
    - dass gegebenenfalls der Metall-, insbesondere Aluminiumblock (21) mit der Mikro-Magnetspulen-Matrix (20) mittels Aluminium- oder Kunststoff-Deckfolie (23) abgeschlossen ist und
    - dass gegebenenfalls die beiden Metall-, insbesondere Alurniniumblöcke (21, 31) mittels mindestens eines randnah angeordneten geschlossenen Gummi-Ringelements (26, 27) zwischen der oben genannten Glasplatte (33) und der Deckfolie (23) unter Ausbildung einer von der Umgebung und deren Einflüssen abgeschotteten Probenkammer (230) voneinander beabstandet gehalten sind.
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