RU2321638C2 - Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method - Google Patents

Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method Download PDF

Info

Publication number
RU2321638C2
RU2321638C2 RU2006117379/13A RU2006117379A RU2321638C2 RU 2321638 C2 RU2321638 C2 RU 2321638C2 RU 2006117379/13 A RU2006117379/13 A RU 2006117379/13A RU 2006117379 A RU2006117379 A RU 2006117379A RU 2321638 C2 RU2321638 C2 RU 2321638C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
multichip
chips
clusters
identifier
chip
Prior art date
Application number
RU2006117379/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006117379A (en
Inventor
Александр Владимирович Гаврюшкин (RU)
Александр Владимирович Гаврюшкин
пников Юрий Михайлович Шл (RU)
Юрий Михайлович Шляпников
Сергей Владимирович Бирюков (RU)
Сергей Владимирович Бирюков
пникова Елена Андреевна Шл (RU)
Елена Андреевна Шляпникова
Игорь Петрович Белецкий (RU)
Игорь Петрович Белецкий
Игорь Эдуардович Грановский (RU)
Игорь Эдуардович Грановский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Молекулярно-медицинские технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Молекулярно-медицинские технологии" filed Critical Закрытое акционерное общество "Молекулярно-медицинские технологии"
Priority to RU2006117379/13A priority Critical patent/RU2321638C2/en
Publication of RU2006117379A publication Critical patent/RU2006117379A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2321638C2 publication Critical patent/RU2321638C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: molecular biology.
SUBSTANCE: method for preparing a multichip involves a multilevel system of identification. The first identifying agent is placed on surface of individual chips comprising the first code, and the second identifying agent comprising the second code. The third identifying agent is placed on surface of the common multichip zone comprising the third and the second code. Multichip prepared by method is used for DNA diagnosis by hybridization of amplification products of analyzed DNA with probes localized on surface of indicated multichip or on surface of chips prepared by separation from indicated multichip. Also, multichip is used in a set used for identification of biopolymers in common with reagents for preparing a sample and carrying out identification of biopolymers. Invention provides enhancing effectiveness and deceasing cost of analysis of biopolymers. Invention can be used in medicine, pharmacology and environment guard.
EFFECT: improved preparing method, improved method of analysis.
25 cl, 10 dwg, 12 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к молекулярной биологии, фармакологии, медицине и охране окружающей среды. В частности, к способу изготовления и применения мультичипа, который позволяет проводить как последовательные, так и параллельные процедуры диагностики, например, на основе белковых или ДНК-овых зондов с применением разных типов меток и способов обработки полученных результатов.The invention relates to molecular biology, pharmacology, medicine and environmental protection. In particular, to a method of manufacturing and using a multichip, which allows both sequential and parallel diagnostic procedures, for example, based on protein or DNA probes using different types of tags and methods for processing the results.

Уровень техникиState of the art

Известны два подхода к выбору типа биочипов, используемых в молекулярной биологии, фармакологии, медицине и охране окружающей среды. Первый основан на выпуске индивидуальных чипов с высокой плотностью точек - до 10000 на см2 [1]. Эти чипы дороги и в основном используются при проведении научных исследований для сканирования библиотек фрагментов ДНК, при разработке лекарственных средств или применяются в больших медицинских центрах. Другой тип чипов проблемно ориентирован на проведение анализов в небольших медицинских центрах или лабораторных условиях, где требуется диагностировать не более 100 фрагментов ДНК или белков на отдельном чипе. Основное требование к таким чипам связано с максимальной простотой получения результата и малой стоимостью анализа.Two approaches are known for choosing the type of biochips used in molecular biology, pharmacology, medicine, and environmental protection. The first is based on the production of individual chips with a high point density - up to 10,000 per cm 2 [1]. These chips are expensive and are mainly used in scientific research for scanning libraries of DNA fragments, in the development of drugs or are used in large medical centers. Another type of chip is problem-oriented for testing in small medical centers or laboratory conditions where it is necessary to diagnose no more than 100 DNA fragments or proteins on a separate chip. The main requirement for such chips is associated with the maximum simplicity of obtaining the result and low analysis cost.

Известные чипы, изготовленные на основе предметных стекол, несмотря на свое широкое распространение [2, 3] имеют недостатки, связанные с тем, что при подготовке слайда к диагностике требуется выполнить большое число операций по установке и креплению отдельных слайдов в разных устройствах на разных этапах изготовления чипов, к которым можно отнести: модификацию поверхности, очистку поверхности и ее промывку, нанесение олигонуклеотидов, ДНК или белков, проведение гибридизации, установку в сканер для анализа результатов диагностики. Причем из-за неточной установки чипов и смещения чипов относительно друг друга и относительно основания, на которое они устанавливаются, возможны ошибки при нанесении олигонуклеотидов на выбранную зону чипа и ошибки в интерпретации результатов.Well-known chips made on the basis of slides, despite their wide distribution [2, 3], have drawbacks due to the fact that when preparing a slide for diagnostics, a large number of operations are required to install and mount individual slides in different devices at different stages of manufacture chips, which include: surface modification, surface cleaning and washing, applying oligonucleotides, DNA or proteins, hybridization, installation in a scanner for analysis of diagnostic results. Moreover, due to the inaccurate installation of the chips and the displacement of the chips relative to each other and relative to the base on which they are installed, errors may occur during the deposition of oligonucleotides on the selected area of the chip and errors in the interpretation of the results.

Для устранения данных ошибок разработаны способы более точной установки чипов [4], которые усложняют устройство крепления и не позволяют закрепить большое число чипов на рабочей поверхности роботов для нанесения точек. Известны технические решения, которые позволяют учитывать смещение чипов, например, за счет введения большого количества реперных точек на каждом чипе и на общей поверхности мультичипа [5], либо за счет применения сложных устройств, имеющих большие габаритные размеры [6], либо посредством контроля в реальном времени установки каждого отдельного чипа на общей платформе [7], что значительно усложняет структуру роботов.To eliminate these errors, methods have been developed for more accurate chip installation [4], which complicate the mounting device and do not allow fixing a large number of chips on the working surface of robots for drawing points. Known technical solutions that allow you to take into account the offset of the chips, for example, due to the introduction of a large number of reference points on each chip and on the common surface of the multichip [5], either through the use of complex devices having large overall dimensions [6], or through monitoring in real-time installation of each individual chip on a common platform [7], which greatly complicates the structure of robots.

Наиболее близким к настоящему изобретению относится способ изготовления чипов, в соответствии с которым рабочую поверхность, выполненную в форме прямоугольника [8] или круга [9], разбивают на сектора, в которых размещают рабочие зоны, относящиеся к отдельным чипам. В текстах патентов предусматривается возможность отделения от общего носителя отдельных чипов [10]. Однако в других патентах это техническое решение критикуется, поскольку отделение от несущего элемента мультичипа, выполненного, например, из стекла, связано с большим количеством брака из-за его хрупкости [11]. Кроме того, области, принадлежащие индивидуальным чипам и отделенные от мультичипа, могут не содержать идентификаторов и другой информации, идентифицирующей принадлежность чипа [12]. В этом случае каждую отделенную область мультичипа вклеивают в индивидуальный держатель, что требует дополнительных затрат, которые могут превышать затраты на изготовление отдельных чипов по стандартным процедурам.Closest to the present invention relates to a method of manufacturing chips, in accordance with which the working surface, made in the form of a rectangle [8] or a circle [9], is divided into sectors in which the working areas related to individual chips are placed. In the texts of patents, it is possible to separate individual chips from a common carrier [10]. However, in other patents this technical solution is criticized because the separation of a multichip made of glass, for example, from a carrier element is associated with a large number of defects due to its fragility [11]. In addition, the areas belonging to individual chips and separated from the multichip may not contain identifiers and other information identifying the chip [12]. In this case, each separated area of the multichip is glued into an individual holder, which requires additional costs, which may exceed the cost of manufacturing individual chips according to standard procedures.

Существует много примеров применения идентификаторов для идентификации биочипов. Например, известно изобретение [25], в котором чип имеет два штрих-кода для идентификации двух рабочих зон. Известно изобретение [10], в котором каждая индивидуальная зона с принадлежащей ей кодированной информацией в виде одного идентификатора может быть отделена от мультичипа и использована индивидуально. Известно изобретение [26], в котором рассматриваются вопросы применения идентификаторов совместно с компьютером для контроля качества изготовления чипов.There are many examples of the use of identifiers to identify biochips. For example, the invention is known [25], in which the chip has two barcodes for identifying two working areas. The invention is known [10], in which each individual zone with its encoded information in the form of a single identifier can be separated from the multichip and used individually. The invention is known [26], which discusses the use of identifiers in conjunction with a computer to control the quality of chip manufacturing.

Известно изобретение [31], в котором рассмотрены варианты изготовления биочипов с большим количеством идентификаторов, выполненных в виде буквенных цифровых или цветовых графических изображений, которые идентифицируют отдельные кластеры или группы кластеров, размещенных на рабочей поверхности биочипа. С этой целью на поверхность биочипа наносится множество буквенно-цифровых кодов или кодов, комбинируемых с цветовыми точками, расположенных рядом с соответствующими кластерами. Такое техническое решение позволяет повысить надежность идентификации множества исследуемых ДНК друг относительно друга, но размещение большого числа идентификаторов на рабочем поле биочипа резко ограничивает полезную рабочую площадь биочипа, на которой могут быть размещены кластеры.The invention is known [31], in which options for manufacturing biochips with a large number of identifiers are considered, made in the form of alphanumeric digital or color graphic images that identify individual clusters or groups of clusters located on the working surface of the biochip. For this purpose, a lot of alphanumeric codes or codes combined with color dots located next to the corresponding clusters are applied to the surface of the biochip. Such a technical solution makes it possible to increase the reliability of identification of the set of DNA under study relative to each other, but placing a large number of identifiers on the working field of the biochip sharply limits the useful working area of the biochip on which clusters can be placed.

Применение мультичипов, выполненных на основе известных изобретений [10], с размещенными индивидуальными чипами на гладкой ровной поверхности несущего элемента мультичипа может привести к ошибочным результатам диагностики из-за перекрестного загрязнения образцами близлежащих зон отдельных чипов при перетекании гибридизационной смеси с чипа на чип.The use of multichips based on the well-known inventions [10] with individual chips placed on a smooth, even surface of a multichip carrier element can lead to erroneous diagnostic results due to cross-contamination by samples of neighboring zones of individual chips when the hybridization flows from chip to chip.

Известно, что для устранения проблем кросс-контаминации в поверхности отдельных чипов формируют углубления, в которые наносят гибридизационную смесь, либо приклеивают или механически прикрепляют разделители, выполненные в виде полых цилиндров [13], либо разделяют общую плоскую поверхность основы чипа с помощью прямоугольных решеток [20], либо на твердую или гибкую основу приклеивают чипы, выполненные в виде плоских пластин [28], тем самым создавая пьедестал для сформированных индивидуальных кластеров.It is known that in order to eliminate the problems of cross-contamination, depressions are formed in the surface of individual chips into which the hybridization mixture is applied, or separators made in the form of hollow cylinders are glued or mechanically attached [13], or the common flat surface of the chip base is separated using rectangular gratings [ 20], or chips made in the form of flat plates are glued onto a solid or flexible base [28], thereby creating a pedestal for the formed individual clusters.

Известен мультичип [30], который устраняет проблемы кросс-контаминации. Мультичип состоит из подставки и нескольких биочипов, представляющих собой последовательно соединенные микрокюветы, в которых иммобилизируются белки. Микрокюветы соединены между собой «мостиками», которые можно переламывать и разделять кюветы. Каждая микрокювета снабжена собственным отдельным пространством для осуществления реакций, то есть использование одной микрокюветы не мешает использованию другой. В подставке, выполненной в качестве независимого узла, выполнены крепежные отверстия, в которые устанавливают последовательно соединенные микрокюветы. На боковой поверхности подставки имеются цифровые и буквенные идентификаторы, с помощью которых определяют местоположение микрокювет с белковыми образцами.Known multichip [30], which eliminates the problems of cross-contamination. The multichip consists of a stand and several biochips, which are sequentially connected microcuvettes in which proteins are immobilized. Microcuvettes are interconnected by “bridges” that can be broken and divided into cuvettes. Each microcuvette is equipped with its own separate space for carrying out reactions, that is, the use of one microcuvette does not interfere with the use of another. In the stand, made as an independent node, mounting holes are made in which microcuvettes are connected in series. On the side surface of the stand there are digital and alphabetic identifiers, with the help of which they determine the location of microcuvettes with protein samples.

Однако данное техническое решение не предполагает идентификации отдельных микрокювет, относящихся к отдельным чипам, и не предполагает связи между временным положением отдельных чипов и характеристикой данных чипов для задач идентификации. Вместо этого использована простая буквенная и цифровая идентификация положения отдельных микрокювет на время размещения чипов в подставке, что широко известно и используется в конструкции разных типов микроплашек.However, this technical solution does not imply the identification of individual microcuvettes related to individual chips, and does not imply a relationship between the temporary position of individual chips and the characteristics of these chips for identification tasks. Instead, a simple alphanumeric identification of the position of individual microcuvettes at the time the chips were placed in the stand was used, which is widely known and used in the design of various types of microplates.

Вопросы защиты от кросс-контаминации решаются за счет формирования углублений в микрокюветах. Конструкция мультичипа состоит из раздельных узлов. Такое решение дает возможность введения в процесс диагностики ошибок оператора из-за простоты смены положения микрокювет, не снабженных идентификаторами друг относительно друга на поверхности подставки.Protection against cross-contamination is addressed through the formation of recesses in microcuvettes. The design of the multichip consists of separate units. Such a solution makes it possible to introduce operator error into the diagnostic process due to the simplicity of changing the position of microcuvettes that are not provided with identifiers relative to each other on the surface of the stand.

Решение задач идентификации чипов, снижение кросс-контаминации или обеспечение возможности отделения отдельных чипов друг от друга не рассматриваются в совокупности друг с другом и решаются как разные технические задачи.Solving chip identification problems, reducing cross-contamination or providing the ability to separate individual chips from each other are not considered in conjunction with each other and are solved as different technical problems.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении эффективности диагностики за счет создания новой конструкции мультичипа и создании недорогого способа последовательной или параллельной диагностики на основе мультичипаThe objective of the present invention is to improve the efficiency of diagnostics by creating a new design of a multichip and creating an inexpensive method for serial or parallel diagnostics based on a multichip

Другой задачей настоящего изобретения является создание мультичипа для последовательного или параллельного диагностического скрининга биополимеров с усовершенствованной идентификацией как самого мультичипа, так и индивидуальных чипов, отделяемых от мультичипа, что позволяет идентифицировать индивидуальный чип относительно группы чипов, входящих в состав мультичипа.Another objective of the present invention is the creation of a multichip for sequential or parallel diagnostic screening of biopolymers with improved identification of both the multichip and individual chips separated from the multichip, which allows the identification of an individual chip relative to the group of chips included in the multichip.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Одним из объектов изобретения является мультичип для последовательного или параллельного диагностического скрининга биополимеров, содержащий несущий элемент, на поверхности которого размещен массив, содержащий N индивидуальных чипов, на поверхности каждого из которых размещены кластеры с биологическими зондами и идентификаторы. Мультичип дополнительно содержит общую зону, которая размещена планарно по отношению к массиву из N чипов и расположена по границе массива или в центре массива чипов, причем общая зона выполнена в форме прямоугольника или креста и содержит, по меньшей мере, два технологических отверстия. Соединение между каждым из чипов мультичипа друг с другом и/или соединение чипов с общей зоной выполнено с возможностью разделения, при этом на поверхности индивидуальных чипов размещены первый идентификатор, содержащий первый код, второй идентификатор, содержащий второй код, а на поверхности общей зоны мультичипа размещен третий идентификатор, который имеет третий код или код, идентичный второму коду.One of the objects of the invention is a multi-chip for sequential or parallel diagnostic screening of biopolymers containing a carrier element, on the surface of which an array containing N individual chips is placed, on the surface of each of which are placed clusters with biological probes and identifiers. The multichip further comprises a common zone, which is planar with respect to an array of N chips and is located at the boundary of the array or in the center of the chip array, the common zone being in the form of a rectangle or a cross and containing at least two technological holes. The connection between each of the multi-chip chips with each other and / or the connection of the chips with a common area is arranged to be separated, with the first identifier containing the first code placed on the surface of the individual chips, the second identifier containing the second code, and placed on the surface of the common area of the multi-chip a third identifier that has a third code or a code identical to the second code.

Другим объектом изобретения является способ изготовления мультичипа для последовательного или параллельного скрининга биополимеров, выполненного на основе плоского твердого несущего элемента, на котором размещают N индивидуальных чипов с множеством кластеров, содержащих выбранные типы зондов. Способ характеризуется тем, что на поверхность индивидуальных чипов наносят первый и необязательно второй идентификаторы, характеризующие параметры индивидуального чипа, входящего в мультичип, а на несущем элементе мультичипа дополнительно формируют общую зону, на которой выполняют крепежные отверстия и наносят третий идентификатор, причем первый идентификатор связан с первым кодом, второй идентификатор связан со вторым кодом, отличным от первого кода, третий идентификатор имеет третий код или код, идентичный второму коду, причем указанные коды образуют уникальные N пар кодов, характеризующих многофункциональный чип.Another object of the invention is a method for manufacturing a multichip for sequential or parallel screening of biopolymers based on a flat solid carrier element, on which N individual chips with many clusters containing selected types of probes are placed. The method is characterized in that the first and optionally the second identifiers are applied to the surface of the individual chips, characterizing the parameters of the individual chip included in the multichip, and on the carrier element of the multichip, an additional common area is formed on which mounting holes are made and a third identifier is applied, the first identifier being associated with the first code, the second identifier is associated with a second code different from the first code, the third identifier has a third code or code identical to the second code, wherein These codes form unique N pairs of codes characterizing a multifunctional chip.

Другим объектом изобретения является способ диагностики биополимеров, включающий обеспечение исследуемых образцов исследуемой ДНК, прямых и обратных праймеров, проведение мультиплексной ПЦР, гибридизации амплифицированных продуктов на поверхности мультичипа, детекции результатов диагностики и идентификацию результатов. В указанном способе используют мультичип, содержащий первый, второй и третий идентификаторы, причем перед проведением этапа идентификации заносят данные диагностики и параметры первого, второго и третьего идентификаторов в базу данных для быстрого поиска и идентификации параметров индивидуальных чипов или групп индивидуальных чипов друг относительно друга.Another object of the invention is a method for the diagnosis of biopolymers, including providing test samples of the studied DNA, direct and reverse primers, conducting multiplex PCR, hybridization of amplified products on the surface of the multichip, detection of diagnostic results and identification of the results. In this method, a multichip is used containing the first, second and third identifiers, and before the identification step, the diagnostic data and the parameters of the first, second and third identifiers are entered into the database for quick search and identification of the parameters of individual chips or groups of individual chips relative to each other.

Идентификацию и интерпретацию результатов диагностики осуществляют с применением программных средств и баз данных путем сравнения данных, полученных при сканировании чипа.Identification and interpretation of diagnostic results is carried out using software and databases by comparing data obtained by scanning the chip.

Другим объектом изобретения является набор для идентификации биополимеров на основе ДНК-овых или белковых зондов, включающий: а) биологический мультичип, б) реагенты для подготовки образца и проведения идентификации, причем набор может дополнительно содержать сканер, использующий в качестве возбуждающего источника флуоресценции свет диодных лазеров и укомплектованный ПЗС-камерой или сканер для измерения поглощения света, а также содержать устройство для интерпретации и хранения результатов идентификации на основе компьютера.Another object of the invention is a kit for identifying biopolymers based on DNA or protein probes, including: a) a biological multichip, b) reagents for sample preparation and identification, and the kit may additionally contain a scanner that uses diode laser light as an exciting source of fluorescence and equipped with a CCD camera or scanner for measuring light absorption, and also include a device for interpreting and storing identification results based on a computer.

Перечень фигурList of figures

Фиг.1. Размещение основных элементов мультичипа на поверхности несущего элемента:Figure 1. Placement of the main elements of the multichip on the surface of the supporting element:

а) и б) - распределение зон на несущем элементе мультичипа;a) and b) - distribution of zones on the bearing element of the multichip;

в) вариант мультичипа с комбинацией выемок и сквозных отверстий между чипами с размещением двух идентификаторов;c) a multi-chip variant with a combination of recesses and through holes between the chips with the placement of two identifiers;

г) вариант мультичипа с выемками между чипами с размещением одного идентификатора.d) a variant of a multichip with recesses between the chips with the placement of one identifier.

Фиг.2. Сечение несущего элемента мультичипа для разных вариантов выемок:Figure 2. The cross-section of the carrier element of a multichip for different options of notches:

а) треугольная выемка, б) сферическая выемка, в) прямоугольная выемка, г) многоугольная выемка, д) вариант выемки с двух сторон несущего элемента.a) a triangular recess, b) a spherical recess, c) a rectangular recess, d) a polygonal recess, e) a recess option from both sides of the supporting element.

Фиг.3. Размещение основных элементов мультичипа на поверхности несущего элемента с формированием общей зоны на несущем элементе:Figure 3. Placement of the main elements of the multichip on the surface of the bearing element with the formation of a common zone on the bearing element:

а) распределение зон на несущем элементе мультичипа;a) the distribution of zones on the supporting element of the multichip;

б) вариант мультичипа с комбинацией выемок и сквозных отверстий между чипами с размещением трех идентификаторов;b) a multi-chip variant with a combination of recesses and through holes between the chips with the placement of three identifiers;

в) вариант мультичипа с комбинацией выемок и сквозных отверстий между чипами с размещением двух идентификаторов.c) a multi-chip variant with a combination of recesses and through holes between the chips with the placement of two identifiers.

Фиг.4. Размещение основных элементов мультичипа на поверхности несущего элемента с разными вариантами расположения общей зоны мультичипа:Figure 4. Placement of the main elements of the multichip on the surface of the supporting element with different options for the location of the common zone of the multichip:

а) боковое, б) центральное, в) крестообразное, г) верхнее размещение общей зоны.a) lateral, b) central, c) cruciform, d) upper placement of the common zone.

Фиг.5. Изометрическая проекция поперечного разреза ванны для модификации поверхностей нескольких несущих элементов, выполненных в прямоугольной форме, с размещением общей зоны крепления с верхней стороны мультичипа.Figure 5. An isometric view of the cross section of the bathtub to modify the surfaces of several load-bearing elements made in a rectangular shape, with the placement of a common fastening zone on the upper side of the multichip.

Фиг.6. Вид сборки двух вариантов индивидуальных биочипов и рамки для установки в сканер.6. View of the assembly of two options for individual biochips and a frame for installation in the scanner.

Фиг.7. Блок-схема системы для сбора, обработки и передачи информации о данных, считанных с мультичипов на индивидуальные компьютеры пользователей.7. A block diagram of a system for collecting, processing, and transmitting information about data read from multichips to individual user computers.

Фиг.8. Изображение точек при детекции флуоресцентно меченных зондов.Fig. 8. Image of points during the detection of fluorescently labeled probes.

Фиг.9. Изображение точек при детекции хромогенных зондов.Fig.9. Image of points during the detection of chromogenic probes.

Фиг.10. Изображение медицинского чипа.Figure 10. Image of a medical chip.

Перечень сокращений.Enumeration of abbreviations.

1. ПММА - полиметилметакрилат.1. PMMA - polymethylmethacrylate.

2. ПВХ - поливинилхлорид.2. PVC - polyvinyl chloride.

3. EDC - гидрохлорид диметиламинопропилэтилкарбодиимида.3. EDC - dimethylaminopropylethylcarbodiimide hydrochloride.

4. FAM - 6-карбоксифлуоресцеин.4. FAM - 6-carboxyfluorescein.

5. APTES - 3-аминопропилтриэтоксисилан.5. APTES - 3-aminopropyltriethoxysilane.

6. Позиции 100 - относятся к конструктивным элементам мультичипа.6. Positions 100 - relate to the structural elements of a multichip.

7. Позиции 200 - относятся к системе для анализа результатов диагностики.7. Position 200 - refers to a system for analyzing diagnostic results.

Описание изобретенияDescription of the invention

К одному из объектов настоящего изобретения относится мультичип для последовательной или параллельной диагностики биополимеров, к группе которых можно отнести ДНК, пептиды антитела и другие биологически активные вещества. Такие анализы проводятся в медицине, ветеринарии, при производстве продуктов питания, при контроле параметров окружающей среды и в криминалистике.One of the objects of the present invention relates to a multichip for sequential or parallel diagnosis of biopolymers, the group of which includes DNA, antibody peptides and other biologically active substances. Such analyzes are carried out in medicine, veterinary medicine, in food production, in monitoring environmental parameters and in forensics.

Основным аспектом данного изобретения является повышение достоверности полученных результатов анализа за счет разработки новой конструкции мультичипа,The main aspect of this invention is to increase the reliability of the results of the analysis by developing a new design of a multichip,

Было обнаружено, что решение поставленных технических задач возможно с помощью новой конструкции мультичипа, в которой реализовано техническое решение, связанное с совершенствованием идентификации биочипов и снижением кросс-контаминации, влияющих на повышение достоверности полученных результатов анализа.It was found that the solution of the technical problems posed is possible with the help of a new multi-chip design, which implements a technical solution related to improving the identification of biochips and reducing cross-contamination, which affect the increase in the reliability of the obtained analysis results.

В отличие от известных решений, которые для повышения достоверности полученных результатов обеспечивали либо более совершенную идентификацию отдельных чипов [31], или обеспечивали снижение уровня кросс-контаминации между отдельными кластерами, размещенными на поверхности биочипа [30], предлагаемое техническое решение позволяет выполнить поставленные задачи на основе общего технического решения.In contrast to the known solutions, which, to increase the reliability of the obtained results, provided either a better identification of individual chips [31], or provided a decrease in the level of cross-contamination between individual clusters located on the surface of the biochip [30], the proposed technical solution allows us to perform the tasks based on a common technical solution.

Было обнаружено, что введение в структуру мультичипа общей зоны, сопряженной с частью внешней границы, по меньшей мере, одного чипа, входящего в состав мультичипа, с возможностью легкого отсоединения общей зоны от индивидуальных биочипов позволяет реализовать поставленные технические задачи, обеспечивая синергетический вклад, обеспечиваемый возможностями общей зоны содержать третий идентификатор, общий для всех индивидуальных биочипов, и выемками и/или выемками в комбинации со сквозными отверстиями, с помощью которых крепятся индивидуальные чипы друг с другом и/или с общей зоной, и обеспечивается снижение кросс-контаминации за счет стекания излишков гибридизационной смеси в выемки или отверстия.It was found that the introduction into the structure of a multichip of a common zone, coupled with a part of the outer boundary of at least one chip that is part of the multichip, with the possibility of easily disconnecting the common zone from individual biochips, allows us to implement the technical tasks, providing a synergistic contribution provided by the capabilities the common zone contain a third identifier common to all individual biochips, and recesses and / or recesses in combination with through holes, with which individuals are attached ualnye chips with each other and / or with a common area, and provides reduction of cross-contamination due to run-off excess in the hybridization mixture recesses or holes.

Под общей зоной понимается часть общей планарной поверхности мультичипа, на основной части которой размещены N индивидуальных чипов. Включение общей зоны в состав мультичипа позволяет разместить на ней дополнительные элементы конструкции, такие как идентификатор и отверстия для крепления мультичипа в процессе его изготовления, либо крепления в процессе диагностики. Кроме того, отделенный от чипов элемент, содержащий общую зону с расположенными на ее поверхности третьим идентификатором, и, по меньшей мере, одним отверстием, может выполнять дополнительную функцию идентификации объектов диагностики. К таким объектам можно отнести объекты хранения исследуемых образцов, например коробки, к которым крепится элемент с идентификатором. Элемент с третьим идентификатором может быть размещен рядом с диагностируемым больным и закреплен, например, на кровати рядом с информацией о больном или размещен в карте больного для быстрого поиска в базах данных информации о проведенных ранее диагностиках.A common zone is a part of the general planar surface of a multichip, on the main part of which there are N individual chips. The inclusion of the common area in the multichip allows you to place additional structural elements on it, such as an identifier and holes for attaching the multichip during its manufacture, or fastenings in the diagnostic process. In addition, the element separated from the chips, containing a common area with a third identifier located on its surface, and at least one hole, can perform an additional function of identification of diagnostic objects. Such objects include storage objects for the studied samples, for example, boxes to which an element with an identifier is attached. An element with a third identifier can be placed next to the patient being diagnosed and fixed, for example, on the bed next to information about the patient or placed on the patient’s map for quick search in databases of information about previously diagnosed patients.

Другой проблемой, решаемой настоящим изобретением, связанной с повышением достоверности полученных результатов, является снижение или устранение перекрестного загрязнения при гибридизации. В предлагаемом изобретении проблема кросс-контаминации решается одновременно с формированием возможности отсоединения общей зоны от массива чипов и/или отсоединения чипов друг от друга.Another problem solved by the present invention, associated with increasing the reliability of the results obtained, is to reduce or eliminate cross-contamination during hybridization. In the present invention, the problem of cross-contamination is solved simultaneously with the formation of the possibility of disconnecting the common area from the array of chips and / or disconnecting the chips from each other.

Возможность отсоединения общей зоны от индивидуальных биочипов или отсоединения чипов друг от друга осуществляют за счет формирования на лицевой планарной поверхности мультичипа выемок или комбинации выемок и сквозных отверстий, выполненных в виде перфораций, прорезей, промежутков или интервалов между боковыми границами чипов. В этом случае излишки гибридизационной смеси будут стекать в выемки и/или сквозные отверстия.The possibility of disconnecting the common area from individual biochips or detaching the chips from each other is achieved by forming recesses on the front planar surface of the multichip or a combination of recesses and through holes made in the form of perforations, slots, gaps or intervals between the lateral boundaries of the chips. In this case, excess hybridization mixture will drain into the recesses and / or through holes.

Формирование планарной поверхности, на которой размещена общая зона и массив чипов, которые выполнены с возможностью отсоединения друг от друга за счет выемок или выемок и сквозных отверстий, осуществляют за счет стандартных и простых процедур, которые выбирают из группы, включающей, но не ограничивающей штамповку, термоформовку, отливку, механическую обработку, лазерную резку или комбинацию этих способов обработки.The formation of a planar surface, on which a common zone and an array of chips are placed, which are capable of being disconnected from each other by recesses or recesses and through holes, are carried out by standard and simple procedures that are selected from the group including but not limited to stamping, thermoforming, casting, machining, laser cutting, or a combination of these processing methods.

Таким образом, введение общей зоны в мультичип позволяет повысить достоверность результатов диагностики за счет формирования двух- или трехуровневой идентификации данных.Thus, the introduction of a common zone into a multichip allows increasing the reliability of diagnostic results due to the formation of two- or three-level data identification.

При этом на каждом из индивидуальных чипов размещают, по крайней мере, один первый идентификатор, относящийся к идентификации данных об объекте исследования и, необязательно, второй идентификатор, на котором размещены данные производителя о дате изготовления, типе и параметрах зондов. В общей зоне крепления всех чипов мультичип дополнительно содержит третий идентификатор, который имеет третий код или код, идентичный второму коду.At the same time, at least one first identifier related to the identification of data about the object of study and, optionally, a second identifier on which the manufacturer’s data on the date of manufacture, type and parameters of the probes are placed on each of the individual chips. In the common mounting area of all the chips, the multichip additionally contains a third identifier, which has a third code or a code identical to the second code.

Первый идентификатор связан с первым кодом, второй идентификатор связан со вторым кодом, отличным от первого кода. Указанные коды образуют уникальные N пар кодов, характеризующих многофункциональный чип. Идентификатор может быть выполнен в виде цифровых и/или буквенных обозначений, которые выполняют функцию кода, или в виде штрих-кодов или их комбинаций.The first identifier is associated with the first code, the second identifier is associated with the second code, different from the first code. These codes form unique N pairs of codes characterizing a multifunctional chip. The identifier may be made in the form of digital and / or letter designations that serve as a code, or in the form of bar codes or combinations thereof.

В качестве примера, включающего, но не ограничивающего объема данного изобретения, ниже приведены параметры, которые могут быть введены в параметры первого идентификатора при определении или диагностики заболеваний млекопитающих.As an example, including but not limited to the scope of the present invention, the following are the parameters that can be entered into the parameters of the first identifier in the determination or diagnosis of mammalian diseases.

Первый идентификатор отдельного чипа может включать в себя следующие данные, входящие в группу, состоящую из: а) кода болезни, б) кода, характеризующего объект, из которого взята проба (кровь, лимфа, соскоб, слюна и т.д.), в) кода пациента или кода данных, идентифицирующий пациента (ФИО, возраст), г) кода медицинского учреждения и/или страховой компании, д) дату диагностики.The first identifier of an individual chip may include the following data included in the group consisting of: a) the disease code, b) the code characterizing the object from which the sample was taken (blood, lymph, scraping, saliva, etc.), ) a patient code or a data code identifying the patient (name, age), d) the code of the medical institution and / or insurance company, e) the date of diagnosis.

В свою очередь параметры второго и третьего идентификатора, идентифицирующие мультичип, могут содержать: а) код номера партии и/или даты изготовления, б) код фирмы изготовителя, в) код, идентифицирующий способ модификации поверхности, г) код типа скрининга (последовательный, параллельный), д) код количества индивидуальных чипов, е) код количества кластеров.In turn, the parameters of the second and third identifiers identifying the multichip can contain: a) the code of the batch number and / or date of manufacture, b) the code of the manufacturer’s company, c) the code identifying the method of surface modification, d) the screening type code (serial, parallel ), e) the code of the number of individual chips, e) the code of the number of clusters.

Такая информация может быть полезна для выяснения качественных характеристик не только мультичипа, но и его составных компонентов. Причем сочетание первого и второго кода или первого, второго и третьего кода должна обеспечить уникальный код, соответствующий только одному мультичипу. Обращение к такому уникальному коду обеспечит быстрый поиск информации в базах данных о всех образцах при параллельном скрининге либо к информации о последовательных измерениях.Such information can be useful for determining the qualitative characteristics of not only a multichip, but also its constituent components. Moreover, the combination of the first and second code or the first, second and third code should provide a unique code that corresponds to only one multichip. An appeal to such a unique code will provide a quick search of information in the databases of all samples during parallel screening or information on sequential measurements.

При отливке или штамповке несущего элемента мультичипа возможно формировать дополнительные углубления глубиной от 0,1 до 4,5 мм (в зависимости от толщины чипа), что позволяет свободно отделять от мультичипа отдельные чипы или группу чипов для проведения сканирования в выбранном сканере либо сканировать мультичип целиком на планшетном сканере с одновременным считыванием данных всех идентификаторов.When casting or stamping the carrier element of a multi-chip, it is possible to form additional recesses with a depth of 0.1 to 4.5 mm (depending on the thickness of the chip), which allows you to freely separate individual chips or a group of chips from the multi-chip for scanning in the selected scanner or scan the entire multi-chip on a flatbed scanner while reading all identifier data.

На фиг.1 показаны варианты размещения основных элементов мультичипа на поверхности несущего элемента без участка со сформированной общей зоной. На фиг.1(а) и фиг.1(б) приведено распределение зон на несущем элементе мультичипа для разных вариантов. В общем случае мультичип содержит несущий элемент 100, на поверхности которого размещают N чипов в секторах 102, количество N индивидуальных чипов в мультичипе выбирают не менее 2. На поверхности каждого сектора 102, принадлежащего индивидуальному чипу, формируют группу зон: а) рабочую зону чипа для нанесения зондов 103, б) зону для нанесения первого идентификатора 104 и необязательно второго идентификатора 105. Причем рабочая зона индивидуального чипа состоит из группы кластеров 106, каждый из которых формируется своим зондом. В группу типов зондов, которые выбирают для размещения на рабочей поверхности чипа, кроме зондов, относящихся к диагностике проб, входит группа зондов, относящихся к положительным или отрицательным контролям, а также группа зондов, выполненных в форме меток, например меток, идентифицирующих положение чипа. Дополнительно каждый сектор контактирует с зоной 107, контактируемой с границами, по крайней мере, двух индивидуальных чипов прилегающих к внешнему контуру каждого сектора. В зоне 107 выполняют выемки 108 и/или сквозные отверстия между чипами 109. На фиг.1(в) приведен вариант мультичипа с комбинацией выемок и сквозных отверстий между чипами с размещением двух идентификаторов. На фиг.1(г) приведен вариант мультичипа с одним идентификатором. Выемки и/или сквозные отверстия между чипами упрощают отделение индивидуальных чипов 110 от несущего элемента 100 или друг относительно друга. Если используют комбинацию выемок и сквозных отверстий в зоне 107, то соотношение между длинами выемок и сквозных отверстий между чипами выбирают в пределах от 1:10 до 10:1. Отношение ширины выемки к ширине сквозного отверстия можно выбирать в пределах от 1:10 до 10:1. Ширину выемки выбирают в пределах от 0,1 мм до 5 мм.Figure 1 shows the placement options of the main elements of the multichip on the surface of the supporting element without a section with a formed common zone. Figure 1 (a) and figure 1 (b) shows the distribution of zones on the carrier element of the multichip for different options. In the general case, the multichip contains a carrier element 100, on the surface of which N chips are placed in sectors 102, the number N of individual chips in the multichip is selected at least 2. On the surface of each sector 102 belonging to an individual chip, a group of zones is formed: a) the working area of the chip for applying probes 103, b) a zone for applying the first identifier 104 and optionally the second identifier 105. Moreover, the working area of an individual chip consists of a group of clusters 106, each of which is formed by its own probe. The group of probe types that are selected for placement on the working surface of the chip, in addition to probes related to the diagnosis of samples, includes a group of probes related to positive or negative controls, as well as a group of probes made in the form of marks, for example, marks identifying the position of the chip. Additionally, each sector is in contact with a zone 107 in contact with the boundaries of at least two individual chips adjacent to the outer contour of each sector. In the zone 107, recesses 108 and / or through holes between the chips 109 are made. Figure 1 (c) shows a multi-chip variant with a combination of recesses and through holes between the chips with two identifiers. Figure 1 (g) shows a variant of a multichip with one identifier. The recesses and / or through holes between the chips facilitate the separation of the individual chips 110 from the carrier 100 or relative to each other. If you use a combination of recesses and through holes in the zone 107, then the ratio between the lengths of the recesses and through holes between the chips is selected in the range from 1:10 to 10: 1. The ratio of the width of the recess to the width of the through hole can be selected in the range from 1:10 to 10: 1. The width of the recess is selected in the range from 0.1 mm to 5 mm.

Возможность простого отделения индивидуальных чипов от мультичипа позволяет проведение последовательных скринингов с использованием одного мультичипа, в котором все индивидуальные чипы выполнены при одинаковых условиях, что позволяет сравнивать отдельные чипы в процессе проведения последовательных диагностик, например, при лечении пациента. На фиг.1(а) приведен вариант мультичипа с формированием на поверхности мультичипа одних выемок без сквозных отверстий между чипами и с размещением двух идентификаторов. Такое решение предпочтительно при проведении массовых скринингов, когда все чипы мультичипа должны проходить параллельную обработку и после проведения диагностики могут быть одновременно отделены от мультичипа. На фиг.2 приведены примеры форм сечений несущего элемента мультичипа для разных вариантов выемок: а) треугольная выемка 120, б) сферическая выемка 121, в) прямоугольная выемка 122, г) многоугольная выемка 123, д) вариант выемки с двух сторон несущего элемента 124. Причем выемки, предпочтительно при штамповке или отливке, могут быть организованы как с одной, так и с двух сторон мультичипа. Толщину несущего элемента выбирают от 0,5 до 5 мм. При этом отношение толщины слоя несущего элемента к глубине выемки мультичипа выбирается исходя из механических и физических параметров выбранного материала (твердость, хрупкость) для мультичипа и может составлять отношение от 2:1 до 100:1.The ability to easily separate individual chips from a multichip allows sequential screening using a single multichip, in which all individual chips are performed under the same conditions, which allows you to compare individual chips during sequential diagnostics, for example, in the treatment of a patient. Figure 1 (a) shows a variant of a multichip with the formation on the surface of the multichip of one notch without through holes between the chips and with the placement of two identifiers. Such a solution is preferable during mass screenings, when all the multichip chips must undergo parallel processing and after diagnostics can be simultaneously separated from the multichip. Figure 2 shows examples of cross-sectional shapes of the multi-chip carrier element for different recesses: a) a triangular recess 120, b) a spherical recess 121, c) a rectangular recess 122, d) a polygonal recess 123, e) a recess option from both sides of the carrier 124 Moreover, the recesses, preferably during stamping or casting, can be arranged both on one or both sides of the multichip. The thickness of the supporting element is selected from 0.5 to 5 mm. In this case, the ratio of the thickness of the layer of the bearing element to the depth of the recess of the multichip is selected based on the mechanical and physical parameters of the selected material (hardness, brittleness) for the multichip and can range from 2: 1 to 100: 1.

На фиг.3 показаны варианты размещения основных элементов мультичипа на поверхности несущего элемента, на котором формируется общая зона 111. Общая зона 111 несущего элемента мультичипа 100 может быть расположена по границе или в центре массива чипов. Она может представлять форму прямоугольника или иметь, например, крестообразную форму. Общая зона выполняет две функции. Первая связана с ее использованием для формирования на ней установочных и крепежных отверстий 112, которые способствуют креплению заготовок мультичипов при модификации поверхности, многочисленных промывках и очистках поверхности перед нанесением зондов. Второй функцией общей зоны является размещение на ее поверхности третьего идентификатора 113, на котором может быть размещена информация, полезная для последующего анализа данных диагностики при проведении параллельного или последовательного скрининга биополимеров. На фиг.3(а) приведено распределение зон на несущем элементе мультичипа. В общем случае мультичип содержит несущий элемент 100, на поверхности которого размещают N чипов, размещенных в секторах 102, на поверхности каждого сектора формируют группу зон: а) рабочую зону чипа для нанесения зондов 103, б) зону для нанесения первого идентификатора 104 и необязательно второго идентификатора 105. Причем рабочая зона индивидуального чипа состоит из группы кластеров 106, каждый из которых формируется своим зондом. В группу зондов, размещаемых на поверхности рабочей зоны, кроме зондов относящихся к диагностике проб, входит группа зондов, относящихся к положительным или отрицательным контролям, а также группа зондов, выполненных в форме меток, например меток, идентифицирующих положение чипа. Каждый сектор 102 контактирует с зоной 107, контактируемой с границами по крайней мере двух индивидуальных чипов прилегающих к внешнему контуру каждого сектора и границей общей зоны мультичипа. В зоне 107 выполняют выемки 108 и/или сквозные отверстия между чипами 109. На фиг.3(б) приведен вариант мультичипа с комбинацией выемок и сквозных отверстий между чипами с размещением трех идентификаторов. Выемки и/или сквозные отверстия между чипами обеспечивают отделение чипов 110 от несущего элемента 100 или друг относительно друга. На фиг.3(б) приведен вариант мультичипа с выемками между чипами и с размещением двух идентификаторов.Figure 3 shows the placement options of the main elements of the multichip on the surface of the carrier element on which the common area 111 is formed. The common area 111 of the carrier element of the multichip 100 can be located at the boundary or in the center of the chip array. It may be in the shape of a rectangle or, for example, in a cruciform shape. The common zone has two functions. The first is related to its use for forming mounting and fixing holes 112 on it, which facilitate the fastening of multi-chip blanks during surface modification, numerous washing and surface cleaning before applying probes. The second function of the common area is the placement on its surface of the third identifier 113, on which information useful for subsequent analysis of diagnostic data during parallel or sequential screening of biopolymers can be placed. Figure 3 (a) shows the distribution of zones on the carrier element of the multichip. In the general case, the multichip contains a carrier element 100, on the surface of which N chips are placed in sectors 102, a group of zones is formed on the surface of each sector: a) the working area of the chip for applying the probes 103, b) the zone for applying the first identifier 104 and optionally the second identifier 105. Moreover, the working area of an individual chip consists of a group of clusters 106, each of which is formed by its own probe. The group of probes placed on the surface of the working area, in addition to probes related to the diagnosis of samples, includes a group of probes related to positive or negative controls, as well as a group of probes made in the form of marks, for example, marks identifying the position of the chip. Each sector 102 is in contact with a zone 107 in contact with the boundaries of at least two individual chips adjacent to the outer contour of each sector and the boundary of the common area of the multichip. In the zone 107, recesses 108 and / or through holes between the chips 109 are made. Figure 3 (b) shows a multi-chip variant with a combination of recesses and through holes between the chips with three identifiers. The recesses and / or through holes between the chips allow the chips 110 to be separated from the carrier 100 or relative to each other. Figure 3 (b) shows a variant of a multichip with recesses between the chips and with the placement of two identifiers.

На фиг.4 приведены варианты размещения общей зоны чипа 111 на поверхности мультичипа. На фиг.4(а) приведен вариант бокового размещения общей зоны. На фиг.4(б) приведен вариант центрального размещения зоны. На фиг.4(в) приведена крестообразная форма общей зоны. На фиг.4(г) приведено расположение общей зоны в верхней части мультичипа.Figure 4 shows the options for placing the common area of the chip 111 on the surface of the multichip. Figure 4 (a) shows a variant of the lateral placement of the common area. Figure 4 (b) shows a variant of the central location of the zone. Figure 4 (c) shows the cruciform shape of the common area. Figure 4 (d) shows the location of the common zone in the upper part of the multichip.

Приведенные примеры включают, но не ограничивают других вариантов размещения индивидуальных чипов и общей зоны друг относительно друга. В общей зоне размещают отверстия 112, с помощью которых несколько заготовок мультичипов могут быть закреплены перед установкой в устройства, в которых происходит один из этапов подготовки поверхности, например этап модификации поверхности или этап нанесения ДНК-овых или белковых зондов.The above examples include, but are not limited to other options for placing individual chips and the common area relative to each other. Holes 112 are placed in the common area, by means of which several blanks of multi-chips can be fixed before installation in devices in which one of the steps of surface preparation takes place, for example, the step of surface modification or the step of applying DNA or protein probes.

В качестве примера, который включает, но не ограничивает других вариантов, на фиг.5 приведена изометрическая проекция поперечного разреза ванны 114 для модификации или для проведения промывок поверхностей множества мультичипов, выполненных в прямоугольной форме, с размещением зоны крепления с верхней стороны мультичипа.As an example, which includes, but is not limited to other options, figure 5 shows an isometric view of the transverse section of the bath 114 to modify or to flush the surfaces of many multi-chips made in a rectangular shape, with the mounting area on the upper side of the multi-chip.

При использовании лазерной или механической обработки для формирования выемок и/или сквозных отверстий между чипами предпочтительно одновременно наносить выемки или сквозные отверстия между чипами на поверхности нескольких неразделенных несущих элементов. Для этого от листа пластика отрезают прямоугольную заготовку, на которой можно разместить несколько мультичипов. После формирования сквозных отверстий между чипами и/или выемок мультичипы отделяют друг от друга.When using laser or machining to form recesses and / or through holes between the chips, it is preferable to simultaneously apply recesses or through holes between the chips on the surface of several undivided carrier elements. To do this, a rectangular blank is cut from a plastic sheet on which several multichips can be placed. After the formation of through holes between the chips and / or recesses, the multichips are separated from each other.

Наиболее предпочтительна штамповка, термоштамповка или отливка с помощью матриц, в процессе которых сквозные отверстия между чипами и/или выемки формируются одновременно с формированием поверхности несущего элемента с зонами для индивидуальных чипов.Stamping, thermal stamping or die casting is most preferred, during which through holes between the chips and / or recesses are formed simultaneously with the formation of the surface of the carrier with zones for individual chips.

Форма мультичипаMulti-chip shape

Известно выполнение мультичипа в форме прямоугольных платформ [13], прямоугольных листов [10] или в форме плоского диска [9]. Предпочтительной формой мультичипа является плоский лист разной толщины. В рамках настоящего изобретения форму мультичипа выбирают на основании предварительной информации о типе материала для мультичипа, о предполагаемом способе модификации поверхности, информации о предполагаемом способе обработки данных анализа и выборе оборудования для съема и обработки информации. Удовлетворяющая форма мультичипа может представлять собой прямоугольник, квадрат, диск, многоугольник. Толщина несущего элемента может составлять от 0,5 до 5 мм.It is known to perform a multichip in the form of rectangular platforms [13], rectangular sheets [10] or in the form of a flat disk [9]. The preferred form of the multichip is a flat sheet of different thicknesses. In the framework of the present invention, the shape of the multichip is selected on the basis of preliminary information about the type of material for the multichip, about the proposed method of surface modification, information about the proposed method of processing the analysis data and the choice of equipment for acquiring and processing information. The satisfactory shape of the multichip can be a rectangle, square, disk, polygon. The thickness of the carrier may be from 0.5 to 5 mm.

В варианте, когда форма мультичипа представляет собой форму прямоугольника, предпочтительно, чтобы соотношения между шириной и длиной мультичипа лежали в пределах от 1:1 до 1:50. В некоторых вариантах предпочтительно выбирать размеры мультичипа в пределах размеров стандартных листов бумаги, например, размер А4, на которые рассчитаны сканеры. Учитывая высокие характеристики разрешения современных сканеров и совершенство способов нанесения зондов на поверхность чипов, более предпочтительно использовать не только стандартные размеры индивидуальных чипов 25 мм×75 мм, но и другие размеры. Например, для сокращения расходов на подготовку индивидуальных чипов в составе мультичипа возможно использовать чипы, габариты которых составляют значение 12,5 мм×75 мм, либо мини-чипы размером 25 мм×37,5 м либо 12,5 мм×37,5 мм. На фиг.6 приведены варианты размещения индивидуальных чипов в стандартных рамках (15) для последующего сканирования. Фиг.6(а) показывает размещение чипа с шириной 25 мм, а фиг.6(б) показывает размещение чипа с шириной 12,5 мм.In an embodiment where the shape of the multichip is a rectangle, it is preferred that the ratios between the width and length of the multichip lie in the range from 1: 1 to 1:50. In some embodiments, it is preferable to select the sizes of the multichip within the dimensions of standard sheets of paper, for example, A4 size for which scanners are designed. Given the high resolution characteristics of modern scanners and the perfection of methods for applying probes to the surface of chips, it is more preferable to use not only standard sizes of individual chips 25 mm × 75 mm, but also other sizes. For example, to reduce the cost of preparing individual chips as part of a multichip, it is possible to use chips whose dimensions are 12.5 mm × 75 mm, or mini-chips measuring 25 mm × 37.5 m or 12.5 mm × 37.5 mm . Figure 6 shows the options for placing individual chips in a standard framework (15) for subsequent scanning. 6 (a) shows the placement of the chip with a width of 25 mm, and FIG. 6 (b) shows the placement of the chip with a width of 12.5 mm.

Материал несущего элементаCarrier Material

Материал несущего элемента должен обеспечивать несколько функций, способствующих проведению достоверных анализов. Материал должен обеспечивать достаточную стабильность формы в период проведения подготовки поверхности, например ее модификации с целью более эффективной иммобилизации зондов к поверхности чипа. Материал должен выдерживать обработку его поверхности водными и другими растворами. Выбор материала зависит от способа детектирования и регистрации сигнала. При выборе способа детектирования сигнала по уровню флуоресценции необходимо учитывать свойства собственной флуоресценции некоторых материалов и необходимость компенсирования фонового сигнала и повышения отношения сигнала к шуму.The material of the supporting element should provide several functions that facilitate reliable analyzes. The material should provide sufficient mold stability during the preparation of the surface, for example, its modification in order to more effectively immobilize the probes to the surface of the chip. The material must withstand the treatment of its surface with aqueous and other solutions. The choice of material depends on the method of detection and registration of the signal. When choosing a method for detecting a signal by the fluorescence level, it is necessary to take into account the properties of the intrinsic fluorescence of some materials and the need to compensate for the background signal and increase the signal-to-noise ratio.

Известно [10], что в качестве основы для создания мультичипов можно использовать нитроцеллюлозу, стекло, силиконы, пластики, тефлоны, металлы и их комбинации. Однако, как уже указывалось, не все материалы, перечисленные в группе, обладают способностью ковалентно иммобилизовать зонды, представляющие собой модифицированные или немодифицированные олигонуклеотидов. В качестве материала несущего элемента для создания мультичипа предлагается использовать полимеры, стекло, керамику или их композиции.It is known [10] that nitrocellulose, glass, silicones, plastics, teflons, metals, and combinations thereof can be used as the basis for creating multichips. However, as already mentioned, not all materials listed in the group have the ability to covalently immobilize probes, which are modified or unmodified oligonucleotides. It is proposed to use polymers, glass, ceramics or their compositions as the material of the supporting element for creating a multichip.

Для такого материала, как стекло, разработано большое число способов модификации поверхности для последующей иммобилизации зондов. Однако массовое применение стеклянных мультичипов ограничивается хрупкостью этого материала, достаточно большим весом и необходимостью выполнения шагов по защите чипов при транспортировке. Выполнение двухсторонних выемок или выемок и сквозных отверстий между чипами дает возможность отделения стеклянных слайдов друг от друга без нарушения основы чипа.For a material such as glass, a large number of surface modification methods have been developed for the subsequent immobilization of probes. However, the massive use of glass multi-chips is limited by the fragility of this material, a sufficiently large weight and the need to perform steps to protect the chips during transportation. The implementation of bilateral recesses or recesses and through holes between the chips makes it possible to separate the glass slides from each other without violating the base of the chip.

Полимеры не обладают хрупкостью и могут быть изготовлены с помощью разных технологий, включающих, но не ограничивающих способы штамповки, отливки, механическую обработку. Группа используемых полимеров включает, но не ограничивает полиметилметакрилат, полибутилметакрилат, поливинилхлорид, поликарбонат, сополимеры метилметакрилата и/или сополимеров бутилметакрилата с другими мономерами, такими как стирол, акрилонитрил и др. Более предпочтительно использовать полиметилметакрилат, который имеет меньший уровень автофлуоресценции, прозрачен и может составлять основу композитных несущих поверхностей. Поливинилхлорид позволяет эффективно проводить модификацию поверхности и являться основой для изготовления индивидуальных чипов и мультичипов.Polymers are not fragile and can be manufactured using various technologies, including but not limited to stamping, casting, and machining methods. The group of polymers used includes, but is not limited to, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, copolymers of methyl methacrylate and / or copolymers of butyl methacrylate with other monomers, such as styrene, acrylonitrile, etc. It is more preferable to use less polymethyl methacrylate which is more the basis of composite bearing surfaces. Polyvinyl chloride allows you to effectively modify the surface and is the basis for the manufacture of individual chips and multichips.

Способы модификации поверхности несущего элемента мультичипаMethods for modifying the surface of a multichip carrier element

Известны патенты, в которых приведены способы модификации поверхности стекла, полимеров, металлов. Наиболее часто для модификации поверхности используют разнообразные кремнийорганические соединения, в том числе производные триалкоксисиланов.Known patents that describe methods for modifying the surface of glass, polymers, metals. Most often, a variety of organosilicon compounds are used to modify the surface, including derivatives of trialkoxysilanes.

В некоторых случаях покрытие стеклянной подложки осуществляют APTES в газовой фазе [14, 15]. Следует отметить, что в случае применения для покрытия стекла производных алкоксисиланов происходит их ковалентная пришивка за счет образования силоксановых мостиков. Известна модификация поверхности полимеров действием различных триалкоксисиланов или их производных [16], например способ модификации поверхности полимеров действием золь-геля, получаемого при гидролизе несущего нужную функциональную группу триалкоксисилана совместно с тетраалкоксисиланом [17]. Известен способ модификации сложноэфирных групп на поверхности полимеров, который заключается в их аминолизе под действием полиаминов [18, 19]. На полученной таким образом аминированной поверхности проводят иммобилизацию зонда в присутствии конденсирующего агента и/или гетеробифункционального кросс-линкера. В качестве примера, включающего, но не ограничивающего рамки данного изобретения, рассматривается применение методов модификации стеклянных подложек с применением функциональных кремнийорганичесих соединений. На стадии модификации на стеклянную подложку действуют раствором соединения формулы Y-X-Si(OR)3, где Х - алкильный, арильный или алкиларильный мостик, R - алкил или арил, Y - требуемая функциональная группа, в подходящем растворителе. В качестве модифицирующих агентов могут применяться триалкоксисиланы, содержащие функциональную группу, необходимую для дальнейшей иммобилизации биомолекул, например эпокси-, меркапто-, амино-, акрилоил- и др. Подходящими модифицирующими агентами могут быть:In some cases, the glass substrate is coated with APTES in the gas phase [14, 15]. It should be noted that when alkoxysilanes derivatives are used for coating glass, they are covalently sutured due to the formation of siloxane bridges. Modification of the surface of polymers by the action of various trialkoxysilanes or their derivatives is known [16], for example, a method of modifying the surface of polymers by the action of a sol gel obtained by hydrolysis of a trialkoxysilane carrying the desired functional group together with tetraalkoxysilane [17]. There is a method of modifying ester groups on the surface of polymers, which consists in their aminolysis under the action of polyamines [18, 19]. On the thus obtained aminated surface, the probe is immobilized in the presence of a condensing agent and / or a heterobifunctional cross-linker. As an example, including, but not limiting the scope of the present invention, the use of methods for modifying glass substrates using functional organosilicon compounds is considered. At the modification stage, a solution of a compound of the formula YX-Si (OR) 3 is applied to the glass substrate, where X is an alkyl, aryl or alkylaryl bridge, R is alkyl or aryl, Y is the desired functional group, in a suitable solvent. As modifying agents, trialkoxysilanes containing the functional group necessary for the further immobilization of biomolecules, for example, epoxy, mercapto, amino, acryloyl, etc. can be used. Suitable modifying agents may be:

3-(глицидилокси)пропилтриэтоксисилан, 3-(глицидилокси)пропилтриметоксисилан, 3-меркаптопропилтриэтоксисилан, 3-меркаптопропилтриметоксисилан, 3-аминопропилтриэтоксисилан, 3-аминопропилтриметоксисилан, 3-(акрилоилокси)пропилтриэтоксисилан, 3-(акрилоилокси)пропилтриметоксисилан. В качестве растворителя можно использовать этанол, метанол, пропанол, воду или их смеси.3- (glycidyloxy) propyltriethoxysilane, 3- (glycidyloxy) propyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilyloxy, 3- (acinopropyltrimethoxysilloyloxy) As a solvent, ethanol, methanol, propanol, water or mixtures thereof can be used.

В ходе процесса вода вызывает гидролиз алкоксигрупп, находящихся в растворе и на поверхности подложки, которые затем подвергаются самопроизвольной поликонденсации. В результате с поверхностью подложки силоксановыми мостиками оказываются связанными большое число молекул алкоксисилана, несущие требуемые функциональные группы. Концентрация модифицирующего агента может варьировать в пределах от 0,1 до 20% по объему. Температуру проведения модификации выбирают в пределах от 15 до 30°С. Предпочтительно использовать комнатную температуру. Длительность стадии модификации выбирают от 30 мин до 2 часов, предпочтительно 1 час.During the process, water causes the hydrolysis of alkoxy groups in solution and on the surface of the substrate, which then undergo spontaneous polycondensation. As a result, a large number of alkoxysilane molecules carrying the required functional groups are bound to the surface of the substrate by siloxane bridges. The concentration of the modifying agent may vary from 0.1 to 20% by volume. The temperature of the modification is selected in the range from 15 to 30 ° C. It is preferable to use room temperature. The duration of the modification step is selected from 30 minutes to 2 hours, preferably 1 hour.

Для ковалентной модификации полимерных подложек, включающих электрофильные фрагменты (сложноэфирные группы, галогеналкановые фрагменты и др.), необходимо использовать только соединения указанной формулы с Y=NH2. При этом модифицирующий агент следует использовать в гидролизованной форме. В результате модификации на поверхности полимера формируются аминогруппы. Температура проведения модификации выбирают в пределах от 15 до 80°С. Длительность стадии модификации выбирают от 10 мин до 12 часов, предпочтительно от 20 до 120 минут.For covalent modification of polymer substrates, including electrophilic fragments (ester groups, halogen-alkane fragments, etc.), it is necessary to use only compounds of this formula with Y = NH 2 . In this case, the modifying agent should be used in hydrolyzed form. As a result of the modification, amino groups are formed on the polymer surface. The temperature of the modification is selected in the range from 15 to 80 ° C. The duration of the modification step is selected from 10 minutes to 12 hours, preferably from 20 to 120 minutes.

В качестве зонда используют дифференцирующие олигонуклеотиды, модифицированные по 5' или 3'-концу функциональной группой, входящей в набор, состоящий из фосфато-, карбокси-, амино-, гидрокси-, тио-, гидразо-, гидразино-, аминоокси- и др. Во многих случаях для иммобилизации олигонуклеотидов возможно применение конденсирующих агентов, входящих в группу, состоящую из: гидрохлорида диметиламинопропилэтилкарбодиимида, карбонилдиимидазола, мезитиленсульфонилтетразола, мезитиленсульфонилнитротриазола, триизопропилфенилтетразола, триизопропилфенилнитротриазола, в концентрации от 0,1 до 100 мМ. Также возможно использование бифункциональных кросс-линкеров, входящих в группу, состоящую из дитиобис(сукцинимидилпропионата), дисукцинимидилсуберата, дисукцинимидилтартрата, бис [(2-(сукцинимидооксикарбонилокси)этил]сульфоната, этиленгликольбис(сукцинимидилсукцината), дисукцинимидилглутарата, дисукцинимидилкарбоната, гидрохлорида диметиладипимидата, гидрохлорида диметилпимелимидата, диметил-3,3'-дитиобис(пропионимидата), 1,4-бис[3'-(2'-пиридилдитио)-пропионамидо]бутана, бисмалеимидогексана, гидрохлорида гидразида 4-(4-N-малеимидо-фенил)-бутановой кислоты, 1,5-дифтор-2,4 динитробензола, диглицидилового эфира 1,4-бутандиола, карбогидразида, дигидразида адипиновой кислоты, N-сукцинимидил-3- (2-пиридилдитио)-пропионата, сукцинимидил-4-(N-малеимидометил)-циклогексан-1-карбоксилата, N-м-малеимидобензоил-N-гидроксисукцинимида, дигидрохлорида диметилсуберимидата, сукцинимидил-(4-иодоацетил)-аминобензоата, сукцинимидил-4-(п-малеимидофенил)-бутирата, сукцинимидил-6-[(иодоацетил)амино]-гексаноата, сукцинимидил-4-[(иодоацетиламино)-метил]-циклогексан-1-карбоксилата, п-нитрофенилиодоацетата.As a probe, differentiating oligonucleotides modified at the 5 ′ or 3 ′ end with a functional group included in the kit consisting of phosphato, carboxy, amino, hydroxy, thio, hydrazo, hydrazino, aminooxy, etc. are used. In many cases, for the immobilization of oligonucleotides, it is possible to use condensing agents included in the group consisting of: dimethylaminopropylethylcarbodiimide hydrochloride, carbonyldiimidazole, mesitylenesulfonyltetrazole, mesitylenesulfonyl nitrotriazole, triisopropylphenyltetrazole, triisopropyl enilnitrotriazola, at a concentration of from 0.1 to 100 mM. It is also possible to use bifunctional cross-linkers belonging to the group consisting of dithiobis (succinimidyl propionate) Disuccinimidyl suberate, disuccinimidyl tartarate, bis [(2- (suktsinimidooksikarboniloksi) ethyl] sulfonate, ethylene glycol bis (succinimidyl succinate), disuktsinimidilglutarata, disuccinimidyl carbonate, dimethyl adipimidate hydrochloride, dimethylpimelimidate hydrochloride, dimethyl-3,3'-dithiobis (propionimidate), 1,4-bis [3 '- (2'-pyridyldithio) propionamido] butane, bismaleimidohexane, 4- (4-N-maleimido pheni hydrazide hydrochloride) l) -butanoic acid, 1,5-difluoro-2,4 dinitrobenzene, diglycidyl ether 1,4-butanediol, carbohydrazide, adipic acid dihydrazide, N-succinimidyl-3- (2-pyridyldithio) propionate, succinimidyl-4- ( N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate, N-m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide, dimethylsuberimidate dihydrochloride, succinimidyl (4-iodoacetyl) aminobenzoate, succinimidyl-4-idimide [(iodoacetyl) amino] hexanoate, succinimidyl-4 - [(iodoacetylamino) methyl] cyclohexane-1-carboxylate, p-nitrophenyl iodoacetate.

В примере 1 приведен пример модификации поверхности ПММА с использованием гидролизованного 3-аминопропилтриэтоксисилана. Приведенные в примерах 1-5 способы модификации разработаны на основе исследований и имеют изобретательский уровень. На стадии модификации поверхности несущего элемента возможно проведение модификации а) на всей поверхности несущего элемента мультичипа, б) в рабочих зонах индивидуальных чипов, например, сформированных в виде углублений.Example 1 shows an example of surface modification of PMMA using hydrolyzed 3-aminopropyltriethoxysilane. The modification methods described in examples 1-5 are developed on the basis of research and have an inventive step. At the stage of surface modification of the carrier element, it is possible to carry out modification a) on the entire surface of the carrier element of the multichip, b) in the working areas of individual chips, for example, formed in the form of recesses.

Данные о параметрах модификации поверхности могут быть занесены в шифр идентификатора, например, в виде штрих-кода. Эта информация может позволить осуществить автоматический выбор алгоритма учета фона при считывании и обработки полученных данных.Data on surface modification parameters can be entered in the identifier code, for example, in the form of a bar code. This information may allow automatic selection of the background accounting algorithm when reading and processing the data.

Способ изготовления мультичипаA method of manufacturing a multichip

Другим объектом настоящего изобретения является способ изготовления несущего элемента многофункционального мультичипа. В общем случае способ изготовления многофункционального мультичипа (в частности, для получения отдельных пользовательских чипов) состоит из ряда стадий, в соответствии с которыми: а) выбирают материал несущего элемента и способ модификации его поверхности, б) выбирают форму и способ подготовки заготовки несущего элемента, в) выбирают дизайн мультичипа, в котором определяют расположение секторов для формирования N чипов, зоны для формирования выемок или сквозных отверстий между чипами, г) изготавливают несущий элемент, формируя выемки и/или сквозные отверстия между чипами и необязательно углубления для гибридизации, и проводят модификацию всей поверхности или ее рабочей части, д) выбирают химическую структуру зондов, входящих в отдельные чипы, и способ иммобилизации (применение кросс-линкера и т.д.), е) выбирают форму расположения капель с зондами внутри кластеров, в которых расположены группы одинаковых зондов, ж) выбирают структуры и форму размещения капель с метками, выполняющими вспомогательные функции, например фиксирующие габаритные размеры рабочей зоны чипа, з) формируют и наносят на поверхность чипов наклейки с идентификаторами, и) наносят зонды и капли с дополнительными метками на поверхность рабочей зоны чипов, к) высушивают и хранят мультичип до его применения.Another object of the present invention is a method of manufacturing a carrier element of a multifunctional multichip. In the General case, the method of manufacturing a multifunctional multichip (in particular, to obtain individual user chips) consists of a number of stages, in accordance with which: a) choose the material of the bearing element and the method of modifying its surface, b) choose the form and method of preparing the blank of the bearing element, c) choose a multi-chip design, in which the location of sectors for forming N chips, zones for forming recesses or through holes between the chips are determined, d) a carrier element is made, forming recesses and / and whether there are through holes between the chips and optionally recesses for hybridization, and they modify the entire surface or its working part, e) choose the chemical structure of the probes included in the individual chips, and the method of immobilization (using a cross-linker, etc.), e) select the arrangement of droplets with probes inside clusters in which groups of identical probes are located; g) select the structure and arrangement of droplets with labels that perform auxiliary functions, for example, fixing the overall dimensions of the working area of the chip, h) for iruyut and applied to the surface of chips labels identifiers, i) and probes applied drops with additional marks on the surface of the processing zone of chips, k) multichip dried and stored prior to use.

Способы нанесения точек (печать) кластеровMethods of drawing points (printing) clusters

Известны способы нанесения зондов олигонуклеотидов [21] и пептидов [22] на модифицированную и немодифицированную [23, 24] поверхность индивидуальных чипов.Known methods for depositing probes of oligonucleotides [21] and peptides [22] on the modified and unmodified [23, 24] surface of individual chips.

Нанесение растворов, в которые входят индивидуальные зонды в виде олигонуклеотидов, ДНК или белков, осуществляют с помощью известных роботов, например, фирмы Affymetrix. Дифференцирующие олигонуклеотиды наносят в виде одной точки или в виде кластеров. Количество кластеров, размещенных в рабочей зоне каждого индивидуального чипа, может составлять от 1 до 1000. Для диагностики в области медицины предпочтительно использовать от 5 до 100 кластеров. Наиболее предпочтительно использовать от 5 до 20 кластеров. На фиг.10 приведен пример расположения 15 кластеров в рабочей зоне индивидуального чипа для диагностики урогенитальных патогенов. Данный пример включает, но не ограничивает других схем расположения кластеров на поверхности индивидуальных чипов. Размещение кластеров на поверхности зоны индивидуального чипа осуществляют с учетом задач диагностики и/или возможностей программного обеспечения по обработке данных. В каждом кластере размещают не менее 2 точек, формируемых растворами дифференцирующих олигонуклеотидов - зондов. Количество нанесенных зондов одного типа дифференцирующего олигонуклеотида на поверхности каждого кластера составляет от 1 до 50. Для медицинских приложений предпочтительно размещать в каждом кластере от 4 до 9 зондов одного типа дифференцирующего олигонуклеотида.The application of solutions, which include individual probes in the form of oligonucleotides, DNA or proteins, is carried out using well-known robots, for example, Affymetrix. Differentiating oligonucleotides are applied as a single point or in clusters. The number of clusters located in the working area of each individual chip can be from 1 to 1000. For diagnostics in the field of medicine, it is preferable to use from 5 to 100 clusters. Most preferably, 5 to 20 clusters are used. Figure 10 shows an example of the location of 15 clusters in the working area of an individual chip for the diagnosis of urogenital pathogens. This example includes, but is not limited to other cluster layouts on the surface of individual chips. The placement of clusters on the surface area of the individual chip is carried out taking into account the tasks of diagnostics and / or software capabilities for data processing. Each cluster contains at least 2 points formed by solutions of differentiating oligonucleotides - probes. The number of deposited probes of one type of differentiating oligonucleotide on the surface of each cluster is from 1 to 50. For medical applications, it is preferable to place 4 to 9 probes of one type of differentiating oligonucleotide in each cluster.

В кластере точки наносят в виде серии точек, образующих прямоугольные, квадратные (см. фиг.10), треугольные, эллипсоидные формы или формы в виде серии кругов, концентрических форм, многоугольников. Кластеры могут, в свою очередь, организовывать на поверхности рабочей зоны чипа последовательность линейных структур, прямоугольных, квадратных, круглых или иных форм, которые, с одной стороны, оптимальны для обработки данных, с другой стороны, привносят индивидуальность чипов. Кроме того, на рабочей зоне чипа могут быть размещены точки, характеризующие параметры качества и контроля проведения диагностики, например, нанесены положительные или отрицательные пробы или нанесены точки, характеризующие позицию зоны относительно общей поверхности индивидуального чипа. Соотношение между количеством кластеров, в которых размещают зонды, и кластеров, в которых размещают положительные или отрицательные контроли, выбирают в диапазоне от 1:1 до 500:1 Объем капли наносимого зонда с дифференцирующим олигонуклеотидом может лежать в диапазоне от 0,005 до 0,05 мкл, предпочтительно 0,02 мкл. Объем вспомогательных капель, например, для формирования реперных точек, по которым определяют, например, границы рабочей зоны чипа, может составлять от 0,05 до 0,5 мкл.In the cluster, points are applied in the form of a series of points forming rectangular, square (see Fig. 10), triangular, ellipsoidal shapes or shapes in the form of a series of circles, concentric shapes, polygons. Clusters can, in turn, organize on the surface of the working area of the chip a sequence of linear structures, rectangular, square, round or other shapes, which, on the one hand, are optimal for data processing, on the other hand, add individuality to the chips. In addition, points characterizing the quality and diagnostic parameters of monitoring can be placed on the chip’s working area, for example, positive or negative samples are applied or points are indicated that characterize the position of the zone relative to the total surface of the individual chip. The ratio between the number of clusters in which the probes are placed and the clusters in which positive or negative controls are placed is selected in the range from 1: 1 to 500: 1 The volume of the drop of the applied probe with a differentiating oligonucleotide can lie in the range from 0.005 to 0.05 μl preferably 0.02 μl. The volume of auxiliary drops, for example, for the formation of reference points, which determine, for example, the boundaries of the working area of the chip, can be from 0.05 to 0.5 μl.

Формат мультичипаMulti-chip format

Формат чипа зависит от задач, для которых мультичипы используют в исследовательской, лабораторной практике или в медицинских учреждениях. В известных мультичипах количество зондов и сформированных на их основе кластеров, образующих рабочую зону чипа, а также количество рабочих зон, размещенных на поверхности чипа, колеблется в значительных пределах. Например, известно изобретение с двумя зонами [25], где каждая зона имеет 100 кластеров. Известен мультичип, формируемый на основе плашки, имеющей 96 рабочих зон [13]. Мультичип может разместить на поверхности до 4800000 зондов и может быть ориентирован на применение в научных исследованиях или для больших специализированных учреждений, где требуется массовый скрининг. Известно изобретение [10], в котором количество зон выбирается от 2 и более с плотностью до 10000 зондов на квадратный сантиметр. Как уже указывалось ранее, в [10] не описаны способы отделения индивидуальных чипов от мультичипа, что проблематично во многих случаях, например при использовании в качестве основы для мультичипа хрупкого стекла.The format of the chip depends on the tasks for which multichips are used in research, laboratory practice or in medical institutions. In well-known multi-chips, the number of probes and clusters formed on their basis that form the working area of the chip, as well as the number of working areas located on the surface of the chip, fluctuates significantly. For example, the invention is known with two zones [25], where each zone has 100 clusters. Known multichip, formed on the basis of a die having 96 working areas [13]. The multichip can accommodate up to 4,800,000 probes on the surface and can be targeted for use in scientific research or for large specialized institutions where mass screening is required. The invention is known [10], in which the number of zones is selected from 2 or more with a density of up to 10,000 probes per square centimeter. As mentioned earlier, in [10] methods for separating individual chips from a multichip are not described, which is problematic in many cases, for example, when fragile glass is used as the basis for a multichip.

Существенным отличием формата мультичипа, предлагаемого в данном изобретении, от известных аналогов является то, что мультичип позволяет обеспечить отделение от несущей основы как индивидуальные чипы, так и группы чипов, закрепленные друг относительно друга или закрепленные на части общей зоны мультичипа. Такие мини-мультичипы, содержащие от 2 до 10 чипов, полезны для проведения последовательных скринингов, например, при диагностике состояния больного и подтверждения выбора терапевтических средств. При проведении последовательного скрининга проб от группы индивидуальных чипов в процессе диагностирования последовательно отделяют, по крайней мере, один индивидуальный чип, который используют для гибридизации с продуктами ПЦР в индивидуальных камерах.A significant difference between the multi-chip format proposed in this invention and the known analogues is that the multi-chip allows for separation from the carrier base of both individual chips and groups of chips, fixed relative to each other or fixed to parts of the common area of the multi-chip. Such mini-multichips containing from 2 to 10 chips are useful for sequential screening, for example, in diagnosing a patient’s condition and confirming the choice of therapeutic agents. During sequential screening of samples from the group of individual chips in the diagnostic process, at least one individual chip is sequentially separated, which is used for hybridization with PCR products in individual cameras.

Способ проведения анализаThe method of analysis

Из множества способов диагностики с использованием биочипов можно выделить два основных направления. Первое относится к параллельной диагностике множества образцов в течение одного параллельного скрининга. Пример такого способа измерений с помощью мультичипа описан в изобретении [13]. Достаточно часто встречается необходимость последовательных скринингов образцов, полученных от одного объекта в период некоторого времени, например, при исследовании крови пациента до лечения, во время и после лечения. С этой целью в настоящее время используют индивидуальные чипы, например, на основе стеклянных слайдов. Применение индивидуальных чипов может привести к введению систематических ошибок при измерениях. Это связано с тем, что при изготовлении чипов и последующем их хранении возможно смешение нескольких партий чипов, изготовленных в разное время в разных условиях и с использованием различных методов. Поскольку каждая партия чипов выполняется с разбросом условий, например, при проведении модификации, это автоматически приводит к систематическим ошибкам в интерпретации данных из-за разной плотности нанесенных аминогрупп.Of the many diagnostic methods using biochips, two main areas can be distinguished. The first relates to the parallel diagnosis of multiple samples during a single parallel screening. An example of such a method of measurements using a multichip is described in the invention [13]. Quite often there is a need for sequential screening of samples obtained from one object for a period of time, for example, when examining a patient’s blood before treatment, during and after treatment. For this purpose, individual chips are currently used, for example, based on glass slides. The use of individual chips can lead to the introduction of systematic measurement errors. This is due to the fact that in the manufacture of chips and their subsequent storage, it is possible to mix several batches of chips manufactured at different times in different conditions and using different methods. Since each batch of chips is carried out with a scatter of conditions, for example, during a modification, this automatically leads to systematic errors in the interpretation of data due to different densities of supported amino groups.

В данном изобретении изготовление мультичипа происходит в одних и тех же условиях, это позволяет получить одинаковые индивидуальные чипы, сделанные из одного материала, с применением одной процедуры модификации поверхности, с одинаковыми концентрациями зондов и активностями реагентов. Применение разделяемых мультичипов позволяет использовать принцип дифференциального метода анализа при проведении последовательных измерений проб, взятых от одного и того же объекта. В процессе измерений данные параметров анализа первого чипа можно использовать в качестве опорных для сравнения с другими параметрами, полученными в процессе последовательного измерения других образцов. С этой целью применяют индивидуальные чипы, взятые от одного и того же мультичипа, от которого был отделен первый чип. В качестве опорных данных используют, например, данные об интенсивности сигналов стандартных меток, которые нанесены на все чипы в одинаковых условиях при одинаковой концентрации реагентов. Данный способ позволяет исключить ошибки, связанные с процессом изготовления и хранения чипов.In this invention, the manufacture of a multichip occurs under the same conditions, this allows you to get the same individual chips made from the same material, using the same surface modification procedure, with the same probe concentrations and reagent activities. The use of shared multichips allows you to use the principle of the differential method of analysis when conducting sequential measurements of samples taken from the same object. During the measurement process, the data of the analysis parameters of the first chip can be used as reference data for comparison with other parameters obtained during the sequential measurement of other samples. For this purpose, individual chips are used, taken from the same multichip, from which the first chip was separated. As reference data, use, for example, data on the intensity of the signals of standard labels that are applied to all chips under the same conditions at the same concentration of reagents. This method eliminates errors associated with the manufacturing process and storage of chips.

Для детектирования индивидуальных чипов или мультичипов можно использовать флуоресценцию, колориметрические системы измерения, пропускание, отражение или измерение радиоактивности.To detect individual chips or multichips, fluorescence, colorimetric measurement systems, transmission, reflection, or radioactivity measurement can be used.

Аппаратные и программные средства идентификации данных диагностикиHardware and software diagnostic data identification

Для реализации возможностей мультичипа по проведению параллельных и последовательных скринингов биологических объектов необходим комплекс аппаратных и программных средств для обработки полученных данных, их идентификации и занесения в базу данных.To realize the capabilities of the multichip for conducting parallel and sequential screenings of biological objects, a complex of hardware and software is needed to process the received data, identify it and enter it into the database.

На фиг.7 показана блок-схема установки для проведения параллельных и последовательных скринингов биологических объектов. В состав блок-схемы входят: компьютер 201, к которому могут быть подключены устройства, входящие в группу, состоящую из дисплея 202, принтера 203, и устройства для сканирования мультичипов или индивидуальных чипов. Устройства сканирования могут быть выбраны из группы, состоящей из: планшетного сканера 210, цифровой ПЗС-камеры 211, сканера 212, индивидуальных чипов 110, сканера 213 мультичипа, размещенного на диске 140, ручного сканера 214. Данные, полученные посредством сканирования с прямоугольных 130 или дисковых 140 мультичипов, а также с индивидуальных чипов 110, обрабатываются в компьютере 201. Обработанные данные выдаются либо в форме, записанной на твердых носителях, например, на CD диске 204, либо посредством связи через Интернет или по локальной сети на компьютер 205, на основе которого формируется база данных множества диагностик, которые хранятся, например, на жестких дисках 206. Этой информацией с помощью локальной сети или через Интернет могут пользоваться несколько пользователей с помощью своих компьютеров 207, например карманных.7 shows a block diagram of an installation for conducting parallel and sequential screenings of biological objects. The structure of the block diagram includes: a computer 201, to which devices belonging to the group consisting of a display 202, a printer 203, and devices for scanning multi-chips or individual chips can be connected. Scanning devices can be selected from the group consisting of: a flatbed scanner 210, a digital CCD camera 211, a scanner 212, individual chips 110, a multi-chip scanner 213 located on a disk 140, a hand scanner 214. Data obtained by scanning from a rectangular 130 or disk 140 multi-chips, as well as from individual chips 110, are processed in a computer 201. The processed data is either provided in the form recorded on solid media, for example, on a CD disk 204, or through communication over the Internet or over a local network on a computer p 205, on the basis of which a database of many diagnostics is generated, which are stored, for example, on hard disks 206. Several users can use this information via a local network or via the Internet using their computers 207, for example, handheld computers.

Предпочтительно использовать для съема данных диагностики сканирующие устройства, которые могут реализовать, по крайней мере, один из трех известных способов: измерение пропускания, измерение отражения, измерение флуоресценции. Детекция флуоресцентного сигнала производится с использованием, например, экспериментальной установки, состоящей из флуоресцентного микроскопа, ПЗС-камеры и компьютера, либо темнопольной установки с подключенной ПЗС-камерой [27], в которой используется возбуждающий свет лазерных светодиодов. Колориметрическая детекция, например, биотинилированной ДНК, осуществляется с использованием сканирующих устройств, например экспериментальной установки, состоящей из сканера и компьютера, и специального программного обеспечения.It is preferable to use scanning devices for acquiring diagnostic data, which can implement at least one of three known methods: transmission measurement, reflection measurement, fluorescence measurement. The fluorescence signal is detected using, for example, an experimental setup consisting of a fluorescence microscope, a CCD camera and a computer, or a dark-field setup with a connected CCD camera [27], which uses the exciting light of laser LEDs. Colorimetric detection, for example, biotinylated DNA, is carried out using scanning devices, for example, an experimental setup consisting of a scanner and a computer, and special software.

Предпочтительно, чтобы комплекс аппаратных средств содержал устройства, входящие в группу, состоящую из: ручных сканеров штрих-кода и изображений, автоматических сканеров планшетного типа, сканеров, обеспечивающих съем информации с отдельных индивидуальных чипов и других сканеров. Сканер преобразует изображения рабочей зоны чипа, входящего в состав мультичипа или конкретных кластеров, расположенных в рабочей зоне чипа, в сигналы, полученные с помощью измерения флуоресценции, измерения пропускания, колориметрического измерения, сигналов отражения, в цифровые данные, которые поступают на компьютер для последующей обработки по разным алгоритмам. Описание подобных аппаратных и программных систем хорошо известно из литературы.Preferably, the hardware complex contains devices that are part of a group consisting of: hand-held barcode and image scanners, automatic flatbed scanners, scanners that provide information from individual individual chips and other scanners. The scanner converts images of the working area of the chip that is part of the multichip or specific clusters located in the working area of the chip into signals obtained by measuring fluorescence, transmittance, colorimetric measurements, reflection signals, into digital data that is sent to a computer for further processing according to different algorithms. A description of such hardware and software systems is well known in the literature.

Интерпретация полученных результатовInterpretation of the results

На фиг.10 представлен вариант медицинского чипа, в котором дифференцирующие олигонуклеотиды разделены на 12 (двенадцать) групп в зависимости от вида патогена. Интенсивность сигнала образующихся совершенных или несовершенных дуплексов внутри каждой группы существенно выше интенсивности сигнала отрицательных контролей, что позволяет проводить надежную видовую идентификацию инфекционных патогенов. Интерпретацию результатов проводят исходя из гибридизационной картины, которую получают, используя экспериментальную установку, включающую, например, сканер, компьютер и специальное программное обеспечение. Для цифровой обработки изображений применяют программу «Медскан-1».Figure 10 presents a variant of a medical chip in which differentiating oligonucleotides are divided into 12 (twelve) groups depending on the type of pathogen. The signal intensity of the resulting perfect or imperfect duplexes within each group is significantly higher than the signal intensity of the negative controls, which allows reliable species identification of infectious pathogens. Interpretation of the results is carried out on the basis of a hybridization picture, which is obtained using an experimental setup, including, for example, a scanner, a computer, and special software. For digital image processing, the Medskan-1 program is used.

Интерпретацию результатов проводят следующим образом. Интенсивности флуоресцентных или колорометрических сигналов в каждой группе ДНК-зондов, в которой содержатся олигонуклеотиды, видоспецифичные для одного из 12 инфекционных агентов, с помощью специального программного обеспечения сравнивают с группами зондов положительного (максимальная интенсивность сигнала) и отрицательного (минимальная интенсивность сигнала) контроля. Гибридизуемая проба ДНК способна образовать дуплексы лишь с одним типом специфичных олигонуклеотидов в каждой группе. В результате на биочипе образуется гибридизационная картина, различная для групп положительного контроля, отрицательного контроля и до 15 видов инфекционных агентов в зависимости от наличия инфекционных агентов в исследуемом образце, что позволяет однозначно интерпретировать полученные данные.The interpretation of the results is as follows. The intensities of fluorescent or colorimetric signals in each group of DNA probes containing oligonucleotides that are species-specific for one of the 12 infectious agents are compared using special software with the groups of probes of the positive (maximum signal intensity) and negative (minimum signal intensity) control. A hybridizable DNA sample is able to form duplexes with only one type of specific oligonucleotide in each group. As a result, a hybridization pattern is formed on the biochip, which is different for the groups of positive control, negative control and up to 15 types of infectious agents, depending on the presence of infectious agents in the test sample, which allows one to unambiguously interpret the obtained data.

Особенности аппаратной и программной систем, разработанных в рамках настоящего изобретения, относятся к использованию мультичипов в качестве объекта диагностики. Каждый мультичип характеризуется перечнем параметров, которые входят в группу, состоящую из: а) значения интенсивности сигналов в каждом конкретном кластере рабочей зоны для каждого индивидуального чипа, б) количестве кластеров в рабочей зоне каждого индивидуального чипа и их распределение по объектам исследования, в) количество и расположение положительных и/или отрицательных контролей в рабочей зоне каждого из чипов, г) способа съема данных об интенсивности сигналов, д) изображение рабочей зоны чипа в виде графического изображения. Данные параметры формируются по определенным алгоритмам в компьютерный файл, который передается в базу данных, например в общий компьютер клиники. В дополнение к данным параметрам в состав файла входит уникальный идентификационный код, состоящий из комбинации первого идентификационного кода каждого отдельного чипа и/или второго и третьего идентификационных кодов, характеризующих параметры мультичипа.Features of the hardware and software systems developed in the framework of the present invention relate to the use of multichips as an object of diagnosis. Each multichip is characterized by a list of parameters that are included in the group consisting of: a) the signal intensity in each specific cluster of the working area for each individual chip, b) the number of clusters in the working area of each individual chip and their distribution according to the objects of study, c) the number and the location of the positive and / or negative controls in the working area of each of the chips, d) the method of acquiring data on the signal intensity, e) the image of the working area of the chip in the form of a graphic image. These parameters are formed according to certain algorithms into a computer file, which is transferred to a database, for example, to a general clinic computer. In addition to these parameters, the file includes a unique identification code consisting of a combination of the first identification code of each individual chip and / or the second and third identification codes characterizing the parameters of the multichip.

Компьютерная программа идентифицирует уникальный код мультичипа в автоматическом или диалоговом режиме и производит обработку параметров, занесенных в компьютерный файл при сканировании мультичипа или его индивидуальных компонентов. Данные обработки заносятся в файл и в зависимости от структуры хранения информации в каждом конкретном лечебном заведении хранятся либо на дисках в картотеке вместе с картой больного, либо хранятся в компьютерной форме на жестких дисках центрального компьютера больницы. К этим данным может обращаться врач. Причем поиск файлов осуществляется при введении кода пациента и/или сканировании штрих-кодов с карты больного. После получения результатов диагностики отдельные чипы могут храниться в карте больного и при сканировании штрих-кода чипа и введении запроса в центральный компьютер последний выдает полную информацию по файлу, характеризующему все параметры и коды диагностики. Врач может сравнивать данные, полученные на разных этапах лечения болезни, по результатам независимых диагностик и корректировать лечение или прием тех или иных лекарств в соответствии с данными диагностики. Таким образом, уникальный код мультичипа и его компонентов позволяет упростить программы поиска необходимых файлов и сохранять данные о диагностике в разных формах, начиная от компьютерного файлов, кончая хранением индивидуальных чипов в период лечения больного.A computer program identifies a unique multichip code in an automatic or interactive mode and processes the parameters recorded in a computer file when scanning a multichip or its individual components. The processing data are recorded in a file and depending on the structure of information storage in each particular medical institution are stored either on disks in the card file along with the patient’s card, or are stored in computer form on the hard drives of the hospital’s central computer. These data can be contacted by a doctor. Moreover, the search for files is performed by entering the patient code and / or scanning barcodes from the patient’s card. After receiving the diagnostic results, individual chips can be stored in the patient’s card, and when scanning the barcode of the chip and entering a request into the central computer, the latter gives complete information on a file that characterizes all the diagnostic parameters and codes. The doctor can compare the data obtained at different stages of the treatment of the disease, according to the results of independent diagnostics, and adjust the treatment or intake of certain drugs in accordance with the diagnostic data. Thus, the unique code of the multichip and its components makes it possible to simplify the program of searching for the necessary files and save diagnostic information in various forms, from computer files to storage of individual chips during the treatment of the patient.

Набор для диагностикиDiagnostic kit

Набор для идентификации биополимеров на основе ДНК-овых или белковых зондов включает:A kit for identifying biopolymers based on DNA probes or protein probes includes:

а) биологический мультичип, охарактеризованный в п.1 формулы изобретения;a) the biological multichip described in claim 1 of the claims;

б) реагенты для подготовки образца и проведения идентификации;b) reagents for sample preparation and identification;

Набор может дополнительно содержать сканер, использующий в качестве возбуждающего источника флуоресценции свет диодных лазеров и укомплектованный ПЗС-камерой или сканер для измерения поглощения света, а также устройство для интерпретации и хранения результатов идентификации на основе компьютера.The kit may further comprise a scanner using diode laser light as an exciting source of fluorescence and equipped with a CCD camera or a scanner for measuring light absorption, as well as a computer-based interpretation and storage device for identification results.

ПримерыExamples

Ниже приведены примеры, которые включают, но не ограничивают объем изобретения.The following are examples that include, but are not limited to, the scope of the invention.

Пример 1. Модификация ПММА.Example 1. Modification of PMMA.

Смешивали 1 объем 3-аминопропилтриэтоксисилана с 9 объемами дистиллированной воды и выдерживали 1 час при комнатной температуре. Затем в этот раствор помещали образец ПММА и выдерживали 2 часа при 40°С. Подложку дважды промывали водой и один раз этанолом. Осушку проводили при комнатной температуре.Mixed 1 volume of 3-aminopropyltriethoxysilane with 9 volumes of distilled water and kept for 1 hour at room temperature. Then a PMMA sample was placed in this solution and kept for 2 hours at 40 ° C. The substrate was washed twice with water and once with ethanol. Drying was carried out at room temperature.

Пример 2. Модификация ПММА.Example 2. Modification of PMMA.

Смешивали 1 объем 3-аминопропилтриэтоксисилана с 19 объемами дистиллированной воды и выдерживали 1 час при комнатной температуре. Затем в этот раствор помещали образец ПММА и выдерживали 3 часа при 30°С. Подложку дважды промывали водой и один раз этанолом. Осушку проводили при комнатной температуре.Mixed 1 volume of 3-aminopropyltriethoxysilane with 19 volumes of distilled water and kept for 1 hour at room temperature. Then a PMMA sample was placed in this solution and kept for 3 hours at 30 ° C. The substrate was washed twice with water and once with ethanol. Drying was carried out at room temperature.

Пример 3. Модификация ПВХ.Example 3. Modification of PVC.

Смешивали 1 объем 3-аминопропилтриэтоксисилана с 19 объемами дистиллированной воды и выдерживали 1 час при комнатной температуре. Затем в этот раствор помещали образец поливинилхлорида и выдерживали 1 час при 45°С. Образец дважды промывали водой и один раз этанолом. Осушку проводили при комнатной температуре.Mixed 1 volume of 3-aminopropyltriethoxysilane with 19 volumes of distilled water and kept for 1 hour at room temperature. Then, a polyvinyl chloride sample was placed in this solution and kept for 1 hour at 45 ° C. The sample was washed twice with water and once with ethanol. Drying was carried out at room temperature.

Пример 4. Модификация поликарбоната.Example 4. Modification of polycarbonate.

Смешивали 1 объем 3-аминопропилтриэтоксисилана с 15 объемами дистиллированной воды и выдерживали 1 час при комнатной температуре. Затем в этот раствор помещали образец поликарбоната и выдерживали 3 часа при 30°С. Подложку дважды промывали водой и один раз этанолом. Осушку проводили при комнатной температуре.Mixed 1 volume of 3-aminopropyltriethoxysilane with 15 volumes of distilled water and kept for 1 hour at room temperature. Then, a polycarbonate sample was placed in this solution and kept for 3 hours at 30 ° C. The substrate was washed twice with water and once with ethanol. Drying was carried out at room temperature.

Пример 5. Модификация стекла.Example 5. Modification of glass.

Микроскопные стекла (Menzel, Германия) помещали на один час в 1%-ный раствор аммиака, промывали водой и заливали на час хромовой смесью, содержащей до 2% (v/v) олеума. Стекла тщательно промывали проточной, затем дважды дистиллированной водой, этиловым спиртом и сушили в вертикальном положении в течение 20 минут при 120°С.Microscopic glasses (Menzel, Germany) were placed for 1 hour in a 1% solution of ammonia, washed with water and filled for an hour with a chromium mixture containing up to 2% (v / v) oleum. The glasses were thoroughly washed with running, then twice distilled water, ethyl alcohol and dried in an upright position for 20 minutes at 120 ° C.

В контейнер с вертикально расположенными стеклами наливали 5%-ный раствор 3-аминопропилтриэтоксисилана в ацетоне и выдерживали в течение одного часа. Стекла трижды промывали ацетоном (по 5 минут каждая), затем этанолом (2 раза по 3 минуты) и сушили при температуре 130°С в течение 20 минут.A 5% solution of 3-aminopropyltriethoxysilane in acetone was poured into a container with vertically arranged glasses and kept for one hour. The glasses were washed three times with acetone (5 minutes each), then ethanol (2 times 3 minutes) and dried at a temperature of 130 ° C for 20 minutes.

Пример 6. Пришивка флуоресцентно меченного олигонуклеотидного зонда к поверхности амино-модифицированного стекла.Example 6. Sewing a fluorescently labeled oligonucleotide probe to the surface of an amino-modified glass.

Для проверки качества получаемой аминированной поверхности проводили ковалентную пришивку флуоресцентно-меченного зонда и затем регистрировали уровень флуоресценции кластеров и фона. В качестве зонда использовали олигонуклеотид, модифицированный фосфатной группой по 5'-положению и 6-карбоксифлуоресцеином (FAM) по 3'-концу:To check the quality of the obtained aminated surface, a fluorescence-labeled probe was covalently sewn and then the level of fluorescence of the clusters and background were recorded. As a probe, an oligonucleotide modified with a phosphate group at the 5'-position and 6-carboxyfluorescein (FAM) at the 3'-end was used:

SEQ ID: 1 ТСТ СТТ TAG GCA TTG GTT TCG AAG CGG GCASEQ ID: 1 TST CTT TAG GCA TTG GTT TCG AAG CGG GCA

Реакционную смесь, содержащую 1 мкМ олигонуклеотида и 60 мМ EDC в 0,1 М 1-метилимидазоле, рН 7,0, наносили на поверхность стекла роботом (Xpress Lane, США), объем капель составлял от 10 до 50 нл. Стекла помещали в герметичную емкость и выдерживали при комнатной температуре в течение часа во влажной атмосфере для предотвращения высыхания капель. Затем стекла промывали на шейкере 1 мМ раствором NaOH в течение 10 минут для удаления нековалентно связанных молекул олигонуклеотидов, обрабатывали дистиллированной водой и хранили при 4°С.The reaction mixture containing 1 μM oligonucleotide and 60 mm EDC in 0.1 M 1-methylimidazole, pH 7.0, was applied to the glass surface with a robot (Xpress Lane, USA), the droplet volume ranged from 10 to 50 nl. The glasses were placed in a sealed container and kept at room temperature for one hour in a humid atmosphere to prevent droplets from drying out. Then the glasses were washed on a shaker with a 1 mM NaOH solution for 10 minutes to remove non-covalently bound oligonucleotide molecules, treated with distilled water and stored at 4 ° C.

Пример 7. Детекция флуоресцентно меченного зонда. Флуоресценцию хромофора (FAM) возбуждали в спектральном диапазоне 450-490 нм и регистрировали в диапазоне 510-560 нм с помощью интерференционных светофильтров HQ470/40X и HQ535/50M (Chroma Technology Corp., США) соответственно. Изображение поверхности стекла проектировалось на ПЗС-матрицу монохромной телевизионной камеры WAT-120N (Watec Co., Ltd., Япония), которая преобразовывала оптический сигнал в электрический и передавала его на плату видеозахвата, установленную в компьютере. Камера работала в линейном режиме. Далее сигнал преобразовывался в цифровую форму и обрабатывался компьютером с помощью оригинальной программы анализа изображений "QuantA". Программа позволяет рассчитать интегральную яркость выделенных областей изображения. Данные измерения флуоресценции представлены в относительных единицах по 8-битной шкале градации серого цвета (256 уровней яркости). Интегральная интенсивность окраски пятна/интенсивность фона составляет 103/11. На фиг.8 представлено изображение кластера, состоящего из 4 точек, нанесенного на поверхность модифицированного стеклянного чипа.Example 7. Detection of a fluorescently labeled probe. Chromophore fluorescence (FAM) was excited in the spectral range 450–490 nm and recorded in the range 510–560 nm using HQ470 / 40X and HQ535 / 50M interference filters (Chroma Technology Corp., USA), respectively. The image of the glass surface was projected onto a CCD matrix of a WAT-120N monochrome television camera (Watec Co., Ltd., Japan), which converted the optical signal into an electric signal and transmitted it to a video capture card installed in the computer. The camera worked in linear mode. Then the signal was converted to digital form and processed by a computer using the original QuantA image analysis program. The program allows you to calculate the integrated brightness of the selected image areas. Fluorescence measurement data are presented in relative units on an 8-bit gray scale (256 brightness levels). The integrated spot color intensity / background intensity is 103/11. On Fig presents an image of a cluster consisting of 4 points deposited on the surface of a modified glass chip.

Пример 8. Пришивка олигонуклеотидного зонда к поверхности амино-модифицированного ПММА.Example 8. Sewing an oligonucleotide probe to the surface of an amino-modified PMMA.

В качестве зонда использовали олигонуклеотид, модифицированный фосфатной группой по 5'-положению:As a probe, an oligonucleotide modified with a phosphate group at the 5'-position was used:

SEQ ID: 1 TCT CTT TAG GCA TTG GTT TCG AAG CGG GCASEQ ID: 1 TCT CTT TAG GCA TTG GTT TCG AAG CGG GCA

Реакционную смесь, содержащую 1 мкМ олигонуклеотида и 60 мМ EDC в 0,1 М 1-метилимидазоле, рН 7,0, наносили на поверхность подложки роботом (Xpress Lane, США), объем капель составлял от 10 до 50 нл. Подложку помещали в герметичную емкость и выдерживали при комнатной температуре в течение часа во влажной атмосфере для предотвращения высыхания капель. Затем подложку промывали на шейкере 1 мМ раствором NaOH в течение 10 минут для удаления нековалентно связанных молекул олигонуклеотидов, обрабатывали дистиллированной водой и хранили при 4°С.The reaction mixture containing 1 μM oligonucleotide and 60 mm EDC in 0.1 M 1-methylimidazole, pH 7.0, was applied to the surface of the substrate by a robot (Xpress Lane, USA), the droplet volume was from 10 to 50 nl. The substrate was placed in a sealed container and kept at room temperature for one hour in a humid atmosphere to prevent droplets from drying out. Then the substrate was washed on a shaker with 1 mm NaOH solution for 10 minutes to remove non-covalently bound oligonucleotide molecules, treated with distilled water and stored at 4 ° C.

Пример 9. Гибридизация с биотинилированным праймером.Example 9. Hybridization with biotinylated primer.

Перед гибридизацией в смесь продуктов ПЦР, меченных биотином и содержащих последовательность, комплементарную иммобилизованному олигонуклеотиду, добавляли буфер 20×SSC (не более 5% v/v) и SDS до конечной концентрации 0,1%. От 10 до 20 мкл полученной смеси наносили на рабочую зону подложки и накрывали покровным стеклом. Гибридизацию проводили при 45°С в течение часа. По окончании реакции избыток смеси смывали гибридизационным буфером 5×SSC, 0,1% SDS и затем тщательно промывали на шейкере следующими растворами: 2×SSC, 0,1% SDS - 2 раза по 5 минут; 0,1×SSC, 0,1% SDS - 2 раза по 3 минуты; 0,1×SSC - 2 смены по 1 минуте.Prior to hybridization, biotin-labeled PCR products containing a sequence complementary to the immobilized oligonucleotide were added with 20 × SSC buffer (not more than 5% v / v) and SDS to a final concentration of 0.1%. From 10 to 20 μl of the resulting mixture was applied to the working area of the substrate and covered with a coverslip. Hybridization was carried out at 45 ° C for one hour. At the end of the reaction, the excess mixture was washed with 5 × SSC hybridization buffer, 0.1% SDS and then thoroughly washed on a shaker with the following solutions: 2 × SSC, 0.1% SDS - 2 times for 5 minutes; 0.1 × SSC, 0.1% SDS - 2 times for 3 minutes; 0.1 × SSC - 2 shifts of 1 minute.

Пример 10. Проведение пероксидазной реакции.Example 10. The peroxidase reaction.

Исходный стрептавидин-пероксидазный конъюгат ("Имбио", Россия) разбавляли последовательно в 200 раз 1×SSC, содержащим 1% BSA. Конъюгат наносили на рабочую зону подложки, накрывали покровным стеклом и выдерживали во влажной атмосфере при комнатной температуре в течение 30 минут. Отмывку не связавшегося конъюгата проводили 2×SSC в течение 5 минут, 1×SSC - 5 минут и 0,1×SSC в течение 1 минуты.The initial streptavidin-peroxidase conjugate (Imbio, Russia) was diluted sequentially 200 times with 1 × SSC containing 1% BSA. The conjugate was applied to the working area of the substrate, covered with a coverslip and kept in a humid atmosphere at room temperature for 30 minutes. Unbound conjugate was washed with 2 × SSC for 5 minutes, 1 × SSC for 5 minutes and 0.1 × SSC for 1 minute.

Подложку заливали свежеприготовленным раствором субстрата - диметиламинобензидина (DAB). Для этого не более чем за полчаса до проведения реакции растворяли 1 мг DAB в 1 мл 0,1×SSC, добавляли 20 мкл 3%-ного раствора пероксида водорода и перемешивали. Рабочую зону заливали приготовленным раствором субстрата, накрывали покровным стеклом и выдерживали от 10 до 30 минут при комнатной температуре. В случае положительной реакции появлялись коричневые пятна окисленного субстрата. Затем стекло промывали дистиллированной водой и помещали в вертикальном положении в контейнер для осушки и дальнейшего храненияThe substrate was poured with a freshly prepared solution of the substrate dimethylaminobenzidine (DAB). For this, no more than half an hour before the reaction, 1 mg DAB was dissolved in 1 ml of 0.1 × SSC, 20 μl of a 3% hydrogen peroxide solution was added and mixed. The working area was poured with the prepared substrate solution, covered with a coverslip and kept for 10 to 30 minutes at room temperature. In the case of a positive reaction, brown spots of the oxidized substrate appeared. Then the glass was washed with distilled water and placed in a vertical position in a container for drying and further storage

Пример 11. Детектирование хромогенного зонда.Example 11. Detection of a chromogenic probe.

Для получения изображений гибридизационных кластеров использовали слайд-сканер Nikon CoolScan 9000ED. Затем проводили количественную обработку изображений с помощью оригинальной программы "AnGene". Результат анализа изображений гибридизационного кластера, состоящего из 9 точек, размещенного на подложке, выполненной из ПММА, приведен на фиг.9. Анализ результата дает усредненную интенсивность окраски в зонах, равную 43,9, и интенсивность фона - 1,2 (в условных единицах).To obtain images of hybridization clusters, a Nikon CoolScan 9000ED slide scanner was used. Then, quantitative image processing was performed using the original AnGene program. The result of image analysis of a hybridization cluster, consisting of 9 points, placed on a substrate made of PMMA, is shown in Fig.9. Analysis of the result gives the average color intensity in the zones equal to 43.9, and the background intensity is 1.2 (in arbitrary units).

Пример 12. Изготовление мультичипа из полимераExample 12. The manufacture of a multichip from a polymer

Брали массив ПММА размером 1500 мм×1500 мм, толщиной 1 мм, отрезали полосы шириной 210 мм, на рабочей поверхности формировали выемки и сквозные отверстия между чипами согласно формуле п.1, отрезали заготовки длиной 290 мм (формат А4) или формировали выемки между отдельными мультичипами. Рабочую поверхность при необходимости очищали, промывали и высушивали.We took a PMMA array with a size of 1500 mm × 1500 mm and a thickness of 1 mm, cut strips 210 mm wide, formed recesses and through holes between the chips on the working surface according to formula 1, cut blanks 290 mm long (A4 format) or formed recesses between individual multichips. The working surface, if necessary, was cleaned, washed and dried.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Изобретение относится к устройству мультичипа и способу его применения для анализа образцов, полученных в молекулярной биологии, фармакологии, медицине и охране окружающей среды. В частности, изобретение относится к способу изготовления и применения мультичипа, который позволяет проводить как последовательные, так и параллельные диагностики на основе белковых или ДНК-овых зондов с применением разных типов идентификаторов и способов обработки полученных результатов.The invention relates to a multichip device and a method for its use for analysis of samples obtained in molecular biology, pharmacology, medicine and environmental protection. In particular, the invention relates to a method for manufacturing and using a multichip, which allows both sequential and parallel diagnostics based on protein or DNA probes using different types of identifiers and methods for processing the results.

Основные преимущества новой конструкции мультичипа и способа изготовления мультичипа, а также способа проведения анализа результатов диагностики состоят в низкой себестоимости производства мультичипов и удешевлении проводимой диагностики, а также возможности одновременного анализа множества проб на одном мультичипе при массовых скринингах, а также расширении применения мультичипов для диагностики в молекулярной биологии, фармакологии, медицине и охране окружающей среды.The main advantages of the new design of the multichip and the method of manufacturing the multichip, as well as the method of analyzing the diagnostic results, are the low cost of producing multichips and the cheaper diagnostics, as well as the possibility of simultaneous analysis of many samples on one multichip during mass screening, as well as the expansion of the use of multichips for diagnostics in molecular biology, pharmacology, medicine and environmental protection.

ЛитератураLiterature

1. McGall, Glenn H. Method for producing a high density nucleic acid array using activators. US Patent Applic. 20040180368 (September 16, 2004).1. McGall, Glenn H. Method for producing a high density nucleic acid array using activators. US Patent Applic. 20040180368 (September 16, 2004).

2. Белецкий И.П. и др. Набор праймеров для детекции и/или идентификации трансгенных последовательностей ДНК в растительном материале и его содержащих продуктах (варианты), праймер (варианты), пара праймеров (варианты), способ детекции и/или идентификации с их использованием (варианты) и устройство для осуществления способа. Патент RU2265668 (2005.12.10).2. Beletsky I.P. etc. A set of primers for the detection and / or identification of transgenic DNA sequences in plant material and its containing products (options), a primer (options), a pair of primers (options), a method for detection and / or identification using them (options) and a device to implement the method. Patent RU2265668 (2005.12.10).

3. Мирзабеков А.Д. и др. Способ идентификации трансгенных последовательностей ДНК в растительном материале и продуктах на его основе, набор олигонуклеотидов и биочип для осуществления этого способа. Патент RU 2270254 (2006.02.20).3. Mirzabekov A.D. et al. A method for identifying transgenic DNA sequences in plant material and products based on it, a set of oligonucleotides and a biochip for implementing this method. Patent RU 2270254 (2006.02.20).

4. Sugiyama Y. et al. Biochip substrate holding method and biochip-reader. US Patent Applic. 20050136533 (June 23, 2005).4. Sugiyama Y. et al. Biochip substrate holding method and biochip-reader. US Patent Applic. 20050136533 (June 23, 2005).

5. Sheridan R. et al. Method and apparatus for accessing a site on a biological substrate. US Patent 6673315 (January 6, 2004).5. Sheridan R. et al. Method and apparatus for accessing a site on a biological substrate. US Patent 6673315 (January 6, 2004).

6. Bevirt J. et al. Microarray placer unit. US Patent Applic. 20040136868 (July 15, 2004).6. Bevirt J. et al. Microarray placer unit. US Patent Applic. 20040136868 (July 15, 2004).

7. Ganz B.L. et al. Microarray dispensing with real-time verification and inspection. US Patent 6558623 (May 6, 2003).7. Ganz B.L. et al. Microarray dispensing with real-time verification and inspection. US Patent 6558623 (May 6, 2003).

8. Bass J.K. Feature quality in array fabrication. US Patent 6587579 (July 1, 2003).8. Bass J.K. Feature quality in array fabrication. US Patent 6587579 (July 1, 2003).

9. Remade J. et al. Detection and/or quantification method of a target molecule by a binding with a capture molecule fixed on the surface of a disc. US Patent Applic. 20020177144 (November 28, 2002).9. Remade J. et al. Detection and / or quantification method of a target molecule by a binding with a capture molecule fixed on the surface of a disc. US Patent Applic. 20020177144 (November 28, 2002).

10. Dellinger D.J. et al. Quality control method for array manufacture. US Patent Applic. 20050186580 (August 25, 2005).10. Dellinger D.J. et al. Quality control method for array manufacture. US Patent Applic. 20050186580 (August 25, 2005).

11. Lefkowitz S. M. et al. Chemical arrays. US Patent Applic. 20030077380 (April 24, 2003).11. Lefkowitz S. M. et al. Chemical arrays. US Patent Applic. 20030077380 (April 24, 2003).

12. Schembri С.Т. et al. Packaged microarray apparatus and a method of bonding a microarray into a package. US Patent Applic. 20030113724 (June 19, 2003).12. Schembri S.T. et al. Packaged microarray apparatus and a method of bonding a microarray into a package. US Patent Applic. 20030113724 (June 19, 2003).

13. Rava R.P. et al. Methods for concurrently processing multiple biological chip assays. US Patent 6720149 (April 13, 2004).13. Rava R.P. et al. Methods for concurrently processing multiple biological chip assays. US Patent 6720149 (April 13, 2004).

14. Hanzel D.К. Vapor phase method for producing silane coatings. US Patent Appl. 20040069634 (April 15, 2004).14. Hanzel D.K. Vapor phase method for producing silane coatings. US Patent Appl. 20040069634 (April 15, 2004).

15. Moffat W.A. et al. Silane coated substrate. US Patent Appl. 20050089695 (April 28, 2005).15. Moffat W.A. et al. Silane coated substrate. US Patent Appl. 20050089695 (April 28, 2005).

16. Laguitton В. Silsesquioxane-coated substrates for immobilizing biomolecules. US Patent Appl. 20020090739 (July 11, 2002).16. Laguitton B. Silsesquioxane-coated substrates for immobilizing biomolecules. US Patent Appl. 20020090739 (July 11, 2002).

17. Но Chih-Wei et al. High-density functional slide and preparation method thereof. US Patent Appl. 20020028506 (March 7, 2002).17. But Chih-Wei et al. High density functional slide and preparation method thereof. US Patent Appl. 20020028506 (March 7, 2002).

18. Buchardt О. et al. Polymer modification. US Patent 5077344 (December 31, 1991).18. Buchardt, O. et al. Polymer modification. US Patent 5,077,344 (December 31, 1991).

19. Fixe F. et al. Functionalization of poly (methyl methacrylate) (PMMA) as a substrate for DNA microarrays. Nucleic Acids Research, Vol.32, №1 e9 (, 2004).19. Fixe F. et al. Functionalization of poly (methyl methacrylate) (PMMA) as a substrate for DNA microarrays. Nucleic Acids Research, Vol. 32, No. 1 e9 (, 2004).

20. Duffy et al. Methods of arraying biological materials using peelable and resealable devices. US Patent 7001740 (February 21, 2006).20. Duffy et al. Methods of arraying biological materials using peelable and resealable devices. US Patent 7001740 (February 21, 2006).

21. Ершов Г.М. и др. Способ микродозирования водных растворов веществ на носитель и устройство для его осуществления. Патент RU 2041263 (1995.08.09).21. Ershov G.M. and others. A method of microdosing aqueous solutions of substances on a carrier and device for its implementation. Patent RU 2041263 (1995.08.09).

22. Mirkin С.A. et al. Protein and peptide nanoarrays. US Patent Applic. 20030068446 (April 10, 2003).22. Mirkin C.A. et al. Protein and peptide nanoarrays. US Patent Applic. 20030068446 (April 10, 2003).

23. Зарытова В.Ф. и др. Способ получения ДНК-чипов. Патент RU 2236467 (2004.09.20).23. Zarytova V.F. et al. A method for producing DNA chips. Patent RU 2236467 (2004.09.20).

24. Garimella, V. et al. Method for attachment of silylated molecules to glass surfaces. US Patent Applic. 20040096856 (May 20, 2004).24. Garimella, V. et al. Method for attachment of silylated molecules to glass surfaces. US Patent Applic. 20040096856 (May 20, 2004).

25. Zeleny R. et al. Automatic imaging and analysis of microarray biochips. US Patent 6215894 (April 10, 2001).25. Zeleny R. et al. Automatic imaging and analysis of microarray biochips. US Patent 6,215,894 (April 10, 2001).

26. Cattell H.F. Chemical array fabrication and use. US Patent 6879915 (April 12, 2005).26. Cattell H.F. Chemical array fabrication and use. US Patent 6879915 (April 12, 2005).

27. Барский В.Е. Флуоресцентный микроскоп. Патент RU 2182328 (2002.05.10).27. Barsky V.E. Fluorescence microscope. Patent RU 2182328 (2002.05.10).

28. Schembri C.T. Tiling process for constructing a chemical array. US Patent 6875620 (April 5, 2005).28. Schembri C.T. Tiling process for constructing a chemical array. US Patent 6,875,620 (April 5, 2005).

29. Мао Y. et. Al. Gene chip carrier for multiple person diagnosis. CN 1314493 (2001-09-26).29. Mao Y. et. Al. Gene chip carrier for multiple person diagnosis. CN 1314493 (2001-09-26).

30. Genghi H. Miniature reaction cup type protein chip. CN 1580770 (2005-02-16).30. Genghi H. Miniature reaction cup type protein chip. CN 1580770 (2005-02-16).

31. Kojima Y. et. Al. Method for preparing biochip and biochip. JP 2004028734 (2004-01-29).31. Kojima Y. et. Al. Method for preparing biochip and biochip. JP 2004028734 (2004-01-29).

Перечень последовательностейSequence listing

<110> Заявитель:<110> Applicant:

Наименование: ЗАО «Молекулярно-медицинские технологии» Местонахождение: 142290, г.Пущино, Проспект Науки, д.3Name: Molecular Medical Technologies CJSC Location: 142290, Pushchino, Prospect Nauki, 3

<120> Название изобретения: «Способ изготовления многофункционального мультичипа, мультичип для последовательного или параллельного скрининга биополимеров, способ анализа биополимеров с использованием мультичипа, набор для идентификации биополимеров».<120> Title of invention: "A method of manufacturing a multifunctional multichip, a multichip for sequential or parallel screening of biopolymers, a method for analyzing biopolymers using a multichip, a kit for identifying biopolymers."

<160> количество последовательностей: 1<160> number of sequences: 1

<210> № последовательности: SEQ ID NO:1<210> Sequence No.: SEQ ID NO: 1

<211> Длина: 30 нуклеотидов<211> Length: 30 nucleotides

<212> Тип молекулы: одноцепочечная линейная ДНК<212> Type of molecule: single-stranded linear DNA

<213> Происхождение: синтетическая последовательность<213> Origin: synthetic sequence

<223> Назначение: праймер<223> Purpose: primer

<400> Описание последовательности SEQ ID NO:1:<400> Sequence Description of SEQ ID NO: 1:

TCTCTTTAGGCATTGGTTTCGAAGCGGGCATCTCTTTAGGCATTGGTTTCGAAGCGGGCA

Claims (25)

1. Мультичип для последовательного или параллельного скрининга биополимеров, представляющий собой несущий элемент, на поверхности которого расположен массив, содержащий N индивидуальных чипов с зондами, способными специфически связываться с искомыми биополимерами, и идентификатором, отличающийся тем, что на несущем элементе расположен массив, в котором N индивидуальных чипов содержат первый и второй идентификаторы, а также общая зона, которая размещена в одной плоскости с указанным массивом и содержит третий идентификатор, причем первый идентификатор содержит первый код, второй идентификатор содержит второй код, третий идентификатор содержит третий или второй код, и указанные коды образуют уникальные N пар кодов, характеризующих многофункциональный чип, а общая зона расположена на границе или в центре указанного массива, и соединение между ней и индивидуальными чипами выполнено с возможностью разделения.1. A multichip for sequential or parallel screening of biopolymers, which is a carrier element, on the surface of which there is an array containing N individual chips with probes that can specifically bind to the desired biopolymers, and an identifier, characterized in that there is an array in the carrier element in which N individual chips contain the first and second identifiers, as well as a common zone, which is located in the same plane with the specified array and contains the third identifier, the first the th identifier contains the first code, the second identifier contains the second code, the third identifier contains the third or second code, and these codes form unique N pairs of codes characterizing the multifunctional chip, and the common zone is located on the border or in the center of the specified array, and the connection between it and individual chips are made with the possibility of separation. 2. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что для диагностики в медицине мультичип содержит от 2 до 10 чипов.2. A multichip according to claim 1, characterized in that for diagnostics in medicine, a multichip contains from 2 to 10 chips. 3. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что несущий элемент имеет форму прямоугольника, квадрата, многоугольника или круга.3. The multichip according to claim 1, characterized in that the supporting element has the shape of a rectangle, square, polygon or circle. 4. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что несущий элемент имеет толщину 0,5-5 мм.4. The multichip according to claim 1, characterized in that the supporting element has a thickness of 0.5-5 mm 5. Мультичип по п.3, отличающийся тем, что несущий элемент имеет форму прямоугольника.5. The multichip according to claim 3, characterized in that the supporting element has the shape of a rectangle. 6. Мультичип по п.5, отличающийся тем, что соотношение длины и ширины несущего элемента лежит в пределах от 1:1 до 1:50.6. The multichip according to claim 5, characterized in that the ratio of the length and width of the supporting element lies in the range from 1: 1 to 1:50. 7. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что несущий элемент выполнен из материала, который выбирают из группы, состоящей из полимера, стекла, керамики и их композиции.7. The multichip according to claim 1, characterized in that the supporting element is made of a material that is selected from the group consisting of polymer, glass, ceramics and their composition. 8. Мультичип по п.7, отличающийся тем, что полимер выбирают из группы, состоящей из полиметилметакрилата, полибутилметакрилата, поливинилхлорида, поликарбоната, сополимеров метилметакрилата и/или сополимеров бутилметакрилата с такими мономерами, как стирол и акрилонитрил.8. The multichip according to claim 7, wherein the polymer is selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, methyl methacrylate copolymers and / or butyl methacrylate copolymers with monomers such as styrene and acrylonitrile. 9. Мультичип по п.8, отличающийся тем, что полимер представляет собой полиметилметакрилат.9. The multichip of claim 8, wherein the polymer is polymethylmethacrylate. 10. Мультичип по п.8, отличающийся тем, что полимер представляет собой поливинилхлорид.10. The multichip of claim 8, wherein the polymer is polyvinyl chloride. 11. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что первый, второй и третий идентификатор выполнены в виде цифровых и/или буквенных обозначений, или штрих-кодов, или их комбинаций.11. The multichip according to claim 1, characterized in that the first, second and third identifier are made in the form of digital and / or letter designations, or barcodes, or combinations thereof. 12. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что каждый индивидуальный чип содержит рабочую зону, которая разбита на 1-1000 кластеров.12. The multichip according to claim 1, characterized in that each individual chip contains a working area, which is divided into 1-1000 clusters. 13. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что каждый индивидуальный чип содержит рабочую зону, которая разбита на 15 кластеров.13. The multichip according to claim 1, characterized in that each individual chip contains a working area, which is divided into 15 clusters. 14. Мультичип по п.12, отличающийся тем, что кластеры представляют собой кластеры зондов и кластеры, которые выбирают из группы, состоящей из кластера положительных контролей и кластера отрицательных контролей.14. The multichip according to claim 12, characterized in that the clusters are clusters of probes and clusters that are selected from the group consisting of a cluster of positive controls and a cluster of negative controls. 15. Мультичип по п.14, отличающийся тем, что соотношение между количеством кластеров зондов и кластеров положительных контролей составляет от 1:1 до 500:1.15. The multichip according to 14, characterized in that the ratio between the number of probe clusters and clusters of positive controls is from 1: 1 to 500: 1. 16. Мультичип по п.14, отличающийся тем, что соотношение между количеством кластеров зондов и кластеров отрицательных контролей составляет от 1:1 до 500:1.16. The multichip according to claim 14, characterized in that the ratio between the number of probe clusters and clusters of negative controls is from 1: 1 to 500: 1. 17. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что предназначен для скрининга нуклеиновых кислот и содержит в качестве зондов дифференцирующие олигонуклеотиды, которые представлены в виде кластеров, причем каждый кластер содержит от одного до пятидесяти дифференцирующих олигонуклеотидов одного типа.17. The multichip according to claim 1, characterized in that it is intended for screening nucleic acids and contains, as probes, differentiating oligonucleotides, which are presented in the form of clusters, each cluster containing from one to fifty differentiating oligonucleotides of the same type. 18. Мультичип по п.1, отличающийся тем, что предназначен для скрининга нуклеиновых кислот и содержит в качестве зондов дифференцирующие олигонуклеотиды, которые представлены в виде кластеров, причем каждый кластер содержит 4 или 9 дифференцирующих олигонуклеотидов одного типа.18. The multichip according to claim 1, characterized in that it is intended for screening nucleic acids and contains differentiating oligonucleotides as clusters, each cluster containing 4 or 9 differentiating oligonucleotides of the same type. 19. Способ изготовления мультичипа по п.1 предусматривающий размещение на поверхности несущего элемента массива, содержащего N индивидуальных чипов с зондами, способными специфически связываться с искомыми биополимерами, и идентификатором, отличающийся тем, что на поверхности несущего элемента формируют общую зону, которую располагают в одной плоскости с указанным массивом, на поверхность индивидуальных чипов помещают первый идентификатор, содержащий первый код, и второй идентификатор, содержащий второй код, а на поверхность общей зоны помещают третий идентификатор, содержащий третий или второй код, причем общую зону формируют на границе или в центре указанного массива, соединение между ней и индивидуальными чипами выполняют с возможностью разделения, указанные коды образуют уникальные N пар кодов, характеризующих многофункциональный чип.19. The method of manufacturing a multichip according to claim 1, comprising placing an array on the surface of the carrier element containing N individual chips with probes capable of specifically binding to the desired biopolymers and an identifier, characterized in that a common zone is formed on the surface of the carrier element, which is located in one planes with the indicated array, the first identifier containing the first code and the second identifier containing the second code are placed on the surface of individual chips, and on the surface of the common zone they place a third identifier containing a third or second code, and the common zone is formed on the border or in the center of the indicated array, the connection between it and individual chips is separable, these codes form unique N pairs of codes characterizing a multifunctional chip. 20. Способ диагностики ДНК, предусматривающий обеспечение исследуемых образцов ДНК, прямых и обратных специфичных праймеров, проведение мультиплексной ПЦР, гибридизацию продуктов амплификации с дифференцирующими олигонуклеотидами на поверхности мультичипа или на поверхности чипов, полученных отсоединением от указанного мультичипа, детекцию и идентификацию результатов, отличающийся тем, что в качестве мультичипа используют мультичип по п.1, который в качестве зондов содержит дифференцирующие олигонуклеотиды, а идентификацию результатов проводят с учетом первого, второго и третьего идентификаторов.20. A method for the diagnosis of DNA, which provides for the study of DNA samples, direct and reverse specific primers, multiplex PCR, hybridization of amplification products with differentiating oligonucleotides on the surface of the multichip or on the surface of the chips obtained by disconnecting from the specified multichip, detection and identification of the results, characterized in that as a multichip use the multichip according to claim 1, which contains differentiating oligonucleotides as probes, and the identification of the result comrade performed with the first, second and third identifiers. 21. Способ по п.20, отличающийся тем, что идентификацию результатов проводят путем сравнения результатов с данными баз данных при помощи программных средств.21. The method according to claim 20, characterized in that the identification of the results is carried out by comparing the results with database data using software tools. 22. Способ по п.20, отличающийся тем, что, когда гибридизацию продуктов амплификации проводят на чипах, полученных отсоединением от указанного мультичипа, первый, второй и третий идентификатор, а также результаты диагностики заносят в базу данных, где хранят с тем, чтобы использовать для быстрого поиска и идентификации параметров индивидуальных чипов или групп индивидуальных чипов относительно друг друга.22. The method according to claim 20, characterized in that when the hybridization of the amplification products is carried out on chips obtained by disconnecting from the specified multichip, the first, second and third identifier, as well as the diagnostic results, are entered into a database where they are stored in order to use for quick search and identification of parameters of individual chips or groups of individual chips relative to each other. 23. Набор для идентификации биополимеров с помощью зондов, представляющих собой ДНК или белки, состоящий из мультичипа по п.1, в котором зонды, представляют собой ДНК или белки, и реагентов для подготовки образца и проведения идентификации биополимеров.23. A kit for identifying biopolymers using probes, which are DNA or proteins, consisting of a multichip according to claim 1, in which the probes are DNA or proteins, and reagents for sample preparation and identification of biopolymers. 24. Набор по п.23, который содержит либо сканер, использующий в качестве источника флуоресценции свет диодных лазеров и укомплектованный ПЗС-камерой, либо сканер для измерения поглощения света.24. The kit according to item 23, which contains either a scanner using diode laser light and equipped with a CCD camera as a fluorescence source, or a scanner for measuring light absorption. 25. Набор по п.25, который содержит устройство для интерпретации и хранения результатов идентификации биополимеров на основе компьютера.25. The kit according to claim 25, which comprises a device for interpreting and storing computer-based biopolymer identification results.
RU2006117379/13A 2006-05-23 2006-05-23 Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method RU2321638C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117379/13A RU2321638C2 (en) 2006-05-23 2006-05-23 Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006117379/13A RU2321638C2 (en) 2006-05-23 2006-05-23 Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006117379A RU2006117379A (en) 2007-12-10
RU2321638C2 true RU2321638C2 (en) 2008-04-10

Family

ID=38903340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006117379/13A RU2321638C2 (en) 2006-05-23 2006-05-23 Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321638C2 (en)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475543C2 (en) * 2010-05-25 2013-02-20 Игорь Павлович Смирнов Method to produce removable water-insoluble ion-exchange coatings on maldi targets and their application for mass-spectrometric analysis
RU2509296C2 (en) * 2008-11-06 2014-03-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Cuvet, and cuvet authenticity check method
RU2547597C1 (en) * 2013-09-27 2015-04-10 Юлия Сергеевна Скибина Multi-channel nozzle for extraction of nucleic acids, proteins and peptides
RU2549694C2 (en) * 2010-06-18 2015-04-27 ЭлДжиСи ЛИМИТЕД Pcr method, applying polymer material as carrier
RU2582250C2 (en) * 2008-10-01 2016-04-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method for testing and quality control of nucleic acids on support
WO2016115273A1 (en) * 2015-01-13 2016-07-21 10X Genomics, Inc. Systems and methods for visualizing structural variation and phasing information
US9824068B2 (en) 2013-12-16 2017-11-21 10X Genomics, Inc. Methods and apparatus for sorting data
US10041116B2 (en) 2014-06-26 2018-08-07 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10071377B2 (en) 2014-04-10 2018-09-11 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US10323278B2 (en) 2016-12-22 2019-06-18 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10395758B2 (en) 2013-08-30 2019-08-27 10X Genomics, Inc. Sequencing methods
US10550429B2 (en) 2016-12-22 2020-02-04 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10626458B2 (en) 2012-08-14 2020-04-21 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10676789B2 (en) 2012-12-14 2020-06-09 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10745742B2 (en) 2017-11-15 2020-08-18 10X Genomics, Inc. Functionalized gel beads
US10752949B2 (en) 2012-08-14 2020-08-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10752950B2 (en) 2012-08-14 2020-08-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10815525B2 (en) 2016-12-22 2020-10-27 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10829815B2 (en) 2017-11-17 2020-11-10 10X Genomics, Inc. Methods and systems for associating physical and genetic properties of biological particles
US10839939B2 (en) 2014-06-26 2020-11-17 10X Genomics, Inc. Processes and systems for nucleic acid sequence assembly
US10854315B2 (en) 2015-02-09 2020-12-01 10X Genomics, Inc. Systems and methods for determining structural variation and phasing using variant call data
US11081208B2 (en) 2016-02-11 2021-08-03 10X Genomics, Inc. Systems, methods, and media for de novo assembly of whole genome sequence data
US11193121B2 (en) 2013-02-08 2021-12-07 10X Genomics, Inc. Partitioning and processing of analytes and other species
US11629344B2 (en) 2014-06-26 2023-04-18 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11898206B2 (en) 2017-05-19 2024-02-13 10X Genomics, Inc. Systems and methods for clonotype screening

Cited By (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582250C2 (en) * 2008-10-01 2016-04-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method for testing and quality control of nucleic acids on support
RU2509296C2 (en) * 2008-11-06 2014-03-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Cuvet, and cuvet authenticity check method
RU2475543C2 (en) * 2010-05-25 2013-02-20 Игорь Павлович Смирнов Method to produce removable water-insoluble ion-exchange coatings on maldi targets and their application for mass-spectrometric analysis
RU2549694C2 (en) * 2010-06-18 2015-04-27 ЭлДжиСи ЛИМИТЕД Pcr method, applying polymer material as carrier
US11359239B2 (en) 2012-08-14 2022-06-14 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11035002B2 (en) 2012-08-14 2021-06-15 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10626458B2 (en) 2012-08-14 2020-04-21 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10752949B2 (en) 2012-08-14 2020-08-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10669583B2 (en) 2012-08-14 2020-06-02 10X Genomics, Inc. Method and systems for processing polynucleotides
US10752950B2 (en) 2012-08-14 2020-08-25 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11021749B2 (en) 2012-08-14 2021-06-01 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11441179B2 (en) 2012-08-14 2022-09-13 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11421274B2 (en) 2012-12-14 2022-08-23 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10676789B2 (en) 2012-12-14 2020-06-09 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11193121B2 (en) 2013-02-08 2021-12-07 10X Genomics, Inc. Partitioning and processing of analytes and other species
US10395758B2 (en) 2013-08-30 2019-08-27 10X Genomics, Inc. Sequencing methods
RU2547597C1 (en) * 2013-09-27 2015-04-10 Юлия Сергеевна Скибина Multi-channel nozzle for extraction of nucleic acids, proteins and peptides
US9824068B2 (en) 2013-12-16 2017-11-21 10X Genomics, Inc. Methods and apparatus for sorting data
US10150117B2 (en) 2014-04-10 2018-12-11 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US10071377B2 (en) 2014-04-10 2018-09-11 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US10137449B2 (en) 2014-04-10 2018-11-27 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US10343166B2 (en) 2014-04-10 2019-07-09 10X Genomics, Inc. Fluidic devices, systems, and methods for encapsulating and partitioning reagents, and applications of same
US11713457B2 (en) 2014-06-26 2023-08-01 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11629344B2 (en) 2014-06-26 2023-04-18 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10041116B2 (en) 2014-06-26 2018-08-07 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10839939B2 (en) 2014-06-26 2020-11-17 10X Genomics, Inc. Processes and systems for nucleic acid sequence assembly
US11133084B2 (en) 2014-06-26 2021-09-28 10X Genomics, Inc. Systems and methods for nucleic acid sequence assembly
US10650912B2 (en) 2015-01-13 2020-05-12 10X Genomics, Inc. Systems and methods for visualizing structural variation and phasing information
WO2016115273A1 (en) * 2015-01-13 2016-07-21 10X Genomics, Inc. Systems and methods for visualizing structural variation and phasing information
US10854315B2 (en) 2015-02-09 2020-12-01 10X Genomics, Inc. Systems and methods for determining structural variation and phasing using variant call data
US11081208B2 (en) 2016-02-11 2021-08-03 10X Genomics, Inc. Systems, methods, and media for de novo assembly of whole genome sequence data
US10323278B2 (en) 2016-12-22 2019-06-18 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10858702B2 (en) 2016-12-22 2020-12-08 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11180805B2 (en) 2016-12-22 2021-11-23 10X Genomics, Inc Methods and systems for processing polynucleotides
US10815525B2 (en) 2016-12-22 2020-10-27 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10793905B2 (en) 2016-12-22 2020-10-06 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10480029B2 (en) 2016-12-22 2019-11-19 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US10550429B2 (en) 2016-12-22 2020-02-04 10X Genomics, Inc. Methods and systems for processing polynucleotides
US11898206B2 (en) 2017-05-19 2024-02-13 10X Genomics, Inc. Systems and methods for clonotype screening
US10876147B2 (en) 2017-11-15 2020-12-29 10X Genomics, Inc. Functionalized gel beads
US10745742B2 (en) 2017-11-15 2020-08-18 10X Genomics, Inc. Functionalized gel beads
US11884962B2 (en) 2017-11-15 2024-01-30 10X Genomics, Inc. Functionalized gel beads
US10829815B2 (en) 2017-11-17 2020-11-10 10X Genomics, Inc. Methods and systems for associating physical and genetic properties of biological particles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006117379A (en) 2007-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2321638C2 (en) Method for preparing multifunctional multichip, multichip for successive or parallel screening biopolymers, method for analysis of biopolymers and set for realization of method
US10927406B2 (en) Microarray system and a process for detecting target analytes using the system
TWI280282B (en) Microarray method of genotyping multiple samples at multiple loci
US8298832B2 (en) Method of agitating solution
AU2008208342B2 (en) Analysis chip and analysis method
WO2002061135A2 (en) Dna array sequence selection
US20060121474A1 (en) Bio-chip prepared by gelation on a chip substrate
JP4710031B2 (en) Biochip substrate
EP2410341A1 (en) Analysis chip, analysis method and method for stirring solution
US20070160998A1 (en) Device for analyzing an interaction between target and probe molecules
JP2002176977A (en) Method for treating detective tool immobilized with probe molecule and aqueous treatment liquid
EP1258731B1 (en) Reactive solid support for DNA fragment detection
JP5145752B2 (en) Analysis chip
JP2003207505A (en) Analyzing method of biological molecule
JP4167431B2 (en) Inspection board for biochemical inspection
KR100429967B1 (en) Method of analysing one or more gene by using a dna chip
RU69866U1 (en) BIOCHIP
JP3857075B2 (en) Reactive solid phase carrier and DNA fragment detection tool
JP2011101623A (en) Microarray
JP5372033B2 (en) Biochip substrate manufacturing method
JP5373828B2 (en) Biochip substrate
JP2005010004A (en) Biochip
JP2007047024A (en) Determination method of organism-related substance
US20090215634A1 (en) Microarray with temperature specific controls
JP2007512508A (en) High precision array assay system and method

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20120524

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20140923

RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20160504

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200524