RU2436843C2

RU2436843C2 - Transformable biochip

Info

Publication number: RU2436843C2
Application number: RU2007123478/13A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Бирюков (RU); Сергей Владимирович Бирюков; Владимир Николаевич Афанасьев (RU); Владимир Николаевич Афанасьев; Александр Владимирович Гаврюшкин (RU); Александр Владимирович Гаврюшкин; Юрий Михайлович Шляпников (RU); Юрий Михайлович Шляпников; Елена Андреевна Шляпникова (RU); Елена Андреевна Шляпникова; Игорь Эдуардович Грановский (RU); Игорь Эдуардович Грановский; Игорь Петрович Белецкий (RU); Игорь Петрович Белецкий
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Молекулярно-медицинские технологии"
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2011-12-20
Also published as: RU2007123478A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: biochip comprises a solid carrier having working areas with clusters containing probes, and an identifier. The solid carrier consists of two parts coupled by means of a flexible multilayer sheet fixed on their surface by an adhesive layer. The probe clusters are symmetrised with respect to a longitudinal or transversal carrier axis a multilayer flexible sheet and/or on a solid carrier surface. If bent, the multilayer sheet makes the probe cluster arranged on the first and second carrier portions to match and forms reaction volumes either by means of through holes executed in the flexible multilayered sheet the arrangement of which is matched with the cluster arrangement, or by means of inserts fixed along the borders of the multilayer sheet supplied with the adhesive layer.

EFFECT: invention allows simplifying operation with a small amount of the analysed substance used in hybridisation, and also higher diagnostic result reproducibility ensured by effective hybridisation in a minimal amount of the hybridisation mixture and creation of identical conditions for a set of hybridisation clusters integrated in the biochip.

5 cl, 8 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Изобретение относится к области изготовления биочипов, например ДНКовых или пептидных, которые могут быть использованы в качестве диагностических средств в области медицины, биотехнологии, защиты окружающей среды и пищевой промышленности и в криминалистике.The invention relates to the field of manufacturing biochips, for example DNA or peptide, which can be used as diagnostic tools in the field of medicine, biotechnology, environmental protection and the food industry and in forensic science.

Уровень техникиState of the art

Известно большое количество технических решений, касающихся разработки биочипов для диагностики, в которых в качестве зондов, размещенных на поверхности биочипа, используют нуклеиновые кислоты, белки, антитела, антигены, клетки и ткани.A large number of technical solutions are known related to the development of biochips for diagnostics, in which nucleic acids, proteins, antibodies, antigens, cells and tissues are used as probes located on the surface of the biochip.

Изготовление индивидуальных биочипов и проведение на их основе диагностики представляет собой многоступенчатый процесс. Процесс изготовления включает: предварительную обработку поверхности биочипа, нанесение на рабочую поверхность зондов, гибридизацию исследуемого образца с зондами и анализ полученных результатов.The manufacture of individual biochips and diagnostics based on them is a multi-stage process. The manufacturing process includes: preliminary processing of the biochip surface, application of probes on the working surface, hybridization of the test sample with probes and analysis of the results.

Одним из ответственных этапов является этап гибридизации, от качества проведения которой зависит результат диагностики. В процессе гибридизации биочипы устанавливают в индивидуальные гибридизационные объемы [1] или проводят процесс гибридизации в раздельных гибридизационных объемах [2].One of the crucial stages is the hybridization stage, on the quality of which the diagnostic result depends. In the process of hybridization, biochips are installed in individual hybridization volumes [1] or the hybridization process is carried out in separate hybridization volumes [2].

Известны технические решения, связанные с сокращением гибридизационного объема за счет применения биочипов сложной формы. С этой целью перед введением биочипа в реакционную ячейку с гибридизационным раствором сокращают его габариты [3], трансформируя планарную поверхность гибкого носителя биочипа в цилиндрическую форму. В другом варианте биочип формируют, используя твердый носитель, выполненный в форме параллелепипеда, усеченной призмы или сложенной в гармошку формы. Недостатком такого решения является необходимость применения большого объема реакционной смеси, в котором размещают рабочую и нерабочую поверхности биочипа, что приводит к повышению стоимости анализа и к невозможности одновременной гибридизации множества различных образцов.Known technical solutions associated with the reduction of hybridization volume through the use of biochips of complex shape. To this end, before introducing the biochip into the reaction cell with the hybridization solution, reduce its size [3], transforming the planar surface of the flexible biochip carrier into a cylindrical shape. In another embodiment, the biochip is formed using a solid support made in the form of a parallelepiped, a truncated prism, or a shape folded into an accordion. The disadvantage of this solution is the need to use a large volume of the reaction mixture in which the working and non-working surfaces of the biochip are placed, which leads to an increase in the cost of analysis and the inability to simultaneously hybridize many different samples.

Особое направление в решении задач гибридизации связано с повышением эффективности гибридизации за счет формирования одинаковых условий при гибридизации нескольких чипов. Известно изобретение [4], в котором минимизируется объем гибридизационной смеси в устройстве, которое содержит два индивидуальных чипа, выполненных на основе стандартных стеклянных слайдов, установленных рабочими поверхностями друг к другу. Боковые поверхности биочипов размещаются в пазах держателя, расстояние между которыми определяет величину гибридизационного объема. К недостатку конструкции можно отнести необходимость использования длинных игл, с помощью которых вводят и выводят гибридизационную смесь, а также необходимость разборки склеенной конструкции после гибридизации для сканирования результатов.A special direction in solving hybridization problems is associated with an increase in the efficiency of hybridization due to the formation of the same conditions during hybridization of several chips. The invention is known [4], in which the volume of the hybridization mixture in the device is minimized, which contains two individual chips made on the basis of standard glass slides mounted by working surfaces to each other. The lateral surfaces of biochips are placed in the grooves of the holder, the distance between which determines the magnitude of the hybridization volume. The disadvantage of the design is the need to use long needles with which a hybridization mixture is introduced and removed, as well as the need to disassemble the glued structure after hybridization to scan the results.

Известно изобретение [5], в котором первая часть биочипа расположена на отдельных пьедесталах, установленных на нижней основе, а вторая часть биочипа размещена на крышке гибридизационной камеры, к которой приклеены аналогичные пьедесталы. При сборке камеры рабочие поверхности биочипа устанавливаются друг над другом на контролируемом расстоянии. Недостатком такого решения является сложность конструкции, в которой необходимо приклеивать пластины для формирования пьедесталов, и сложность нанесения зондов на отдельные не связанные друг с другом части биочипа.The invention is known [5], in which the first part of the biochip is located on separate pedestals mounted on the lower base, and the second part of the biochip is placed on the cover of the hybridization chamber to which similar pedestals are glued. When assembling the chamber, the working surfaces of the biochip are mounted one above the other at a controlled distance. The disadvantage of this solution is the complexity of the design, in which it is necessary to glue the plates to form pedestals, and the difficulty of applying probes to individual parts of the biochip that are not connected to each other.

Одна из технических задач, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в упрощении работы с биочипом с малым объемом анализируемого вещества, используемого при гибридизации.One of the technical problems to be solved by the claimed invention is directed, is to simplify the work with a biochip with a small volume of the analyte used in hybridization.

Другая задача изобретения состоит в увеличении воспроизводимости результатов диагностики за счет эффективной гибридизации при минимальном объеме гибридизационной смеси и в создании одинаковых условий для гибридизации множества кластеров, размещенных на биочипе.Another objective of the invention is to increase the reproducibility of diagnostic results due to effective hybridization with a minimum amount of hybridization mixture and to create the same conditions for hybridization of many clusters placed on a biochip.

Поставленные задачи решаются с помощью трансформируемой конструкции биочипа, которая занимает планарное положение двух частей биочипа на этапе нанесения зондов и на этапе диагностики и сканирования и совмещенное положение двух частей биочипа для создания общего объема в период гибридизации.The tasks are solved using the transformable design of the biochip, which occupies the planar position of two parts of the biochip at the stage of application of the probes and at the stage of diagnosis and scanning and the combined position of the two parts of the biochip to create a total volume during the hybridization period.

Одним из объектов настоящего изобретения является биочип для диагностики в области медицины, биотехнологии, защиты окружающей среды, пищевой промышленности и в криминалистике, содержащий твердый носитель, рабочие зоны, кластеры с зондами, идентификатор, в котором твердый носитель выполнен из двух частей, которые взаимосвязаны друг с другом через гибкую перемычку, с возможностью сгиба перемычки и совмещения вдоль поперечной или продольной оси биочипа, по меньшей мере, одной рабочей зоны с кластерами первой группы и размещенной на одной части биочипа, с рабочей зоной, содержащей кластеры второй группы и размещенной на другой части биочипа для формирования, по меньшей мере, одного общего реакционного объема, содержащего кластеры первой и второй группы. Для формирования общего реакционного объема первая часть носителя содержит выемки квадратной, прямоугольной или круглой формы, в которых размещены рабочие зоны с кластерами первой группы. Кластеры второй группы размещены на лицевой поверхности второй части носителя. В другом варианте общий реакционный объем, в который входят кластеры первой и второй групп, сформирован с помощью, по меньшей мере, одной гибкой прокладки, закрепленной к лицевым поверхностям первой и/или второй части твердого носителя. Причем гибкая перемычка выполнена из материала твердого носителя биочипа, а соотношение между толщиной (Н) и шириной (L) гибкой связи лежит в пределах от 1:1 до 1: 500.One of the objects of the present invention is a biochip for diagnostics in the field of medicine, biotechnology, environmental protection, food industry and in criminalistics, containing a solid medium, work areas, clusters with probes, an identifier in which a solid medium is made of two parts that are interconnected with another through a flexible jumper, with the possibility of bending the jumper and aligning along the transverse or longitudinal axis of the biochip, at least one working area with clusters of the first group and placed for one hour part of the biochip, with a working zone containing clusters of the second group and placed on another part of the biochip to form at least one common reaction volume containing clusters of the first and second groups. To form a total reaction volume, the first part of the carrier contains recesses of a square, rectangular or round shape, in which work zones with clusters of the first group are located. Clusters of the second group are located on the front surface of the second part of the carrier. In another embodiment, the total reaction volume, which includes the clusters of the first and second groups, is formed using at least one flexible strip fixed to the front surfaces of the first and / or second part of the solid support. Moreover, the flexible jumper is made of a material of a solid biochip carrier, and the ratio between the thickness (H) and the width (L) of the flexible connection lies in the range from 1: 1 to 1: 500.

Дополнительно биочип содержит крышку, внутренние боковые поверхности которой прилегают к боковым задним поверхностям первой и второй частей твердого носителя, а верхняя внутренняя часть крышки прилегает к боковым или торцевым частям биочипа, закрывая общий объем, сформированный между первой и второй частями твердого носителя. Биочип содержит идентификатор, который размещен на лицевой поверхности первой и/или второй части твердого носителя и выполнен в виде этикетки с клеящим слоем или магнитной ленты. Индентификатор может содержать штрих-код.Additionally, the biochip contains a cover, the inner side surfaces of which are adjacent to the lateral rear surfaces of the first and second parts of the solid carrier, and the upper inner part of the cover is adjacent to the side or end parts of the biochip, covering the total volume formed between the first and second parts of the solid carrier. The biochip contains an identifier that is placed on the front surface of the first and / or second part of the solid medium and is made in the form of a label with an adhesive layer or magnetic tape. The identifier may contain a barcode.

В другом варианте изобретения биочип для диагностики в области медицины, биотехнологии, защиты окружающей среды, пищевой промышленности и в криминалистике состоит из двух твердых носителей, которые взаимосвязаны друг с другом через гибкий многослойный лист, который обеспечивает возможность сгиба гибкого листа и совмещения вдоль поперечной или продольной оси биочипа, по меньшей мере, одной рабочей зоны с кластерами первой группы, размещенной на одной части биочипа, с рабочей зоной, содержащей кластеры второй группы, размещенной на другой части биочипа для формирования, по меньшей мере, одного общего реакционного объема, содержащего кластеры первой и второй групп.In another embodiment of the invention, the biochip for diagnostics in the field of medicine, biotechnology, environmental protection, the food industry, and forensic science consists of two solid carriers that are interconnected via a flexible multilayer sheet that allows folding of the flexible sheet and alignment along the transverse or longitudinal the axis of the biochip of at least one working zone with clusters of the first group located on one part of the biochip, with the working zone containing clusters of the second group placed on another th part of the biochip for the formation of at least one common reaction volume containing clusters of the first and second groups.

Многослойный лист закреплен на поверхности первой и второй частей твердого носителя. Для формирования общего объема многослойный лист дополнительно содержит сквозные отверстия квадратной, прямоугольной или круглой формы, положение которых совпадает с положением кластеров первой группы, размещенных на лицевой поверхности первой части твердого носителя, при этом кластеры второй группы размещены на лицевой поверхности многослойного листа. В другом варианте общий реакционный объем, в который входят кластеры первой и второй групп, размещенные на поверхности многослойного листа, сформирован с помощью, по меньшей мере, одной гибкой прокладки, закрепленной на лицевой поверхности многослойного покрытия.The multilayer sheet is fixed on the surface of the first and second parts of the solid carrier. To form the total volume, the multilayer sheet additionally contains through holes of a square, rectangular or round shape, the position of which coincides with the position of the clusters of the first group located on the front surface of the first part of the solid support, while the clusters of the second group are placed on the front surface of the multilayer sheet. In another embodiment, the total reaction volume, which includes clusters of the first and second groups, placed on the surface of the multilayer sheet, is formed using at least one flexible strip fixed to the front surface of the multilayer coating.

Гибкое соединение, обеспечивающее возможность сгиба, выполнено из материала гибкого многослойного листа, а соотношение между толщиной (Н) и шириной (L) гибкого соединения лежит в пределах от 1:1 до 1: 500.The flexible joint, which allows bending, is made of flexible multilayer sheet material, and the ratio between the thickness (H) and the width (L) of the flexible joint is in the range from 1: 1 to 1: 500.

В другом варианте для создания общего реакционного объема биочип дополнительно содержит, по меньшей мере, одну прокладку, закрепленную на внешней поверхности многослойного листа или поверхности твердого носителя для формирования общего объема, причем прокладка размещена на первой и/или второй части твердого носителя.In another embodiment, to create a total reaction volume, the biochip further comprises at least one gasket attached to the outer surface of the multilayer sheet or the surface of the solid carrier to form a total volume, the gasket being placed on the first and / or second part of the solid carrier.

Дополнительно биочип содержит крышку, внутренние боковые поверхности которой прилегают к боковым задним поверхностям первой и второй частей твердого носителя, а верхняя внутренняя часть крышки прилегает к боковым или торцевым частям биочипа, закрывая общий объем, сформированный между первой и второй частями твердого носителя.Additionally, the biochip contains a cover, the inner side surfaces of which are adjacent to the lateral rear surfaces of the first and second parts of the solid carrier, and the upper inner part of the cover is adjacent to the side or end parts of the biochip, covering the total volume formed between the first and second parts of the solid carrier.

Идентификатор биочипа выполнен либо в виде графического изображения на поверхности многослойного листа, или в виде этикетки с клеящим слоем, или магнитной ленты и их комбинации. Графический идентификатор может быть выполнен в виде штрих-кода. На лицевой поверхности многослойного листа размещен, по меньшей мере, один идентификатор.The biochip identifier is made either in the form of a graphic image on the surface of a multilayer sheet, or in the form of a label with an adhesive layer, or magnetic tape, and combinations thereof. The graphic identifier can be made in the form of a barcode. At least one identifier is placed on the front surface of the multilayer sheet.

Перечень фигурList of figures

На фиг.1 представлены: а) схема фронтального вида и б) вида сбоку биочипа, в котором первая и вторая рабочие части биочипа расположены симметрично относительно поперечной оси и соединены друг с другом с помощью гибкого многослойного листа.Figure 1 presents: a) a front view diagram and b) a side view of the biochip, in which the first and second working parts of the biochip are symmetrically relative to the transverse axis and connected to each other using a flexible multilayer sheet.

На фиг.2 представлен фрагмент вида сбоку биочипа, представленного на фиг.1 в сложенном состоянии.Figure 2 presents a fragment of a side view of the biochip, shown in figure 1 in the folded state.

На фиг.3 представлена изометрическая проекция биочипа, схема которого представлена на фиг.1.Figure 3 presents an isometric view of the biochip, a diagram of which is presented in figure 1.

На фиг.4 представлены варианты крепления прокладок с клеящим слоем.Figure 4 presents the mounting options for gaskets with an adhesive layer.

На фиг.5 представлен вариант формирования общего объема, где а) изометрический вид биочипа в планарном состоянии, б) фрагмент проекции биочипа в сложенном состоянии, в) представлен вариант крепления защитного листа, г) вид биочипа в сложенном состоянии с верхней крышкой.Figure 5 shows a variant of the formation of the total volume, where a) an isometric view of the biochip in a planar state, b) a fragment of the projection of the biochip when folded, c) an option for attaching a protective sheet, d) a view of the biochip when folded with the top cover.

На фиг.6 представлена изометрическая проекция биочипа, в котором первая и вторая рабочие части биочипа расположены симметрично относительно продольной оси биочипа.Figure 6 presents an isometric view of the biochip, in which the first and second working parts of the biochip are symmetrically relative to the longitudinal axis of the biochip.

На фиг.7 представлены: а) схема фронтального вида и б) вида сбоку биочипа, в котором сформированы первая, вторая и третья рабочие части биочипа, которые размещены относительно двух гибких соединений.Figure 7 presents: a) a front view diagram and b) a side view of the biochip, in which the first, second and third working parts of the biochip are formed, which are placed relative to two flexible joints.

На фиг.8,а-8,в приведены варианты сечений фрагментов первой и второй частей биочипа для разных вариантов формирования гибких соединений.On Fig, a-8, c shows options for cross-sections of fragments of the first and second parts of the biochip for different options for the formation of flexible compounds.

Описание терминовDescription of terms

Под термином «твердый носитель» подразумевается твердый планарный элемент преимущественно прямоугольной формы, который выполнен в виде слайдов. В качестве материалов, из которых изготовлены твердые носители, могут быть использованы полимеры, стекло, металл, слюда, керамика или их комбинации.The term "solid carrier" means a solid planar element of predominantly rectangular shape, which is made in the form of slides. As the materials from which solid supports are made, polymers, glass, metal, mica, ceramics, or combinations thereof can be used.

На выбор материала слайда влияют физико-механические свойства слайдов:The choice of material of the slide is influenced by the physical and mechanical properties of the slides:

термопластичность, возможность штамповки и формирования в расплавленном состоянии, возможность выдерживать температурные циклы при проведении гибридизации, стойкость к химическим реагентам, входящим в состав гибридизационной смеси и растворов для промывок. Термопластичные пластмассы обеспечивают возможность штамповки и формирования выбранной формы слайда из расплава полимера. Полимеры выбирают из группы, состоящей из полиметилметакрилата, полибутилметакрилата, поливинилхлорида, поликарбоната, сополимеров метилметакрилата и/или сополимеров бутилметакрилата с другими мономерами, такими как стирол, акрилонитрил и др. Используя термопластичные свойства полимеров, на поверхности слайда, могут быть сформированы выемки, выступы, барьеры, канавки.thermoplasticity, the possibility of stamping and forming in the molten state, the ability to withstand temperature cycles during hybridization, resistance to chemicals that are part of the hybridization mixture and washing solutions. Thermoplastic plastics provide the ability to stamp and form the selected shape of the slide from the polymer melt. The polymers are selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, copolymers of methyl methacrylate and / or copolymers of butyl methacrylate with other monomers, such as styrene, acrylonitrile and others. Using the thermoplastic properties of the polymers, protrusions can be formed on the surface of the slide to form slides barriers, grooves.

В рамках данного изобретения под термином «слайд» понимают твердый плоский элемент, выполненный из твердого носителя, на поверхности которого в процессе изготовления биочипа формируют кластеры с зондами, характеризующими индивидуальный биочип. Как конструктивный элемент биочипа, слайд выполняет две функции. В соответствии с основной функцией слайд является носителем зондов, которые иммобилизуют на поверхность слайда или многослойного листаIn the framework of this invention, the term “slide” is understood to mean a solid flat element made of a solid support, on the surface of which clusters with probes characterizing an individual biochip are formed in the process of manufacturing a biochip. As a structural element of a biochip, a slide performs two functions. In accordance with the main function, the slide is a carrier of probes that are immobilized on the surface of the slide or multilayer sheet

в границах рабочей зоны. Второй функцией, которую слайды выполняют в качестве конструктивного элемента биочипа, является функция крепления многослойного листаwithin the boundaries of the working area. The second function that the slides perform as a structural element of the biochip is the function of attaching a multilayer sheet

на поверхности слайда для создания общих объемов. В этом случае слайд выполняет вспомогательную функцию твердого носителя для гибкой пленки.on the surface of the slide to create total volumes. In this case, the slide performs the auxiliary function of a solid carrier for a flexible film.

В зависимости от требований диагностики размеры слайдов, на которых размещают зонды, могут быть меньше или больше стандартных стеклянных слайдов, размер которых составляет 25 мм × 75 мм. Более предпочтительно использовать не только стандартные размеры индивидуальных чипов, но и другие размеры. Например, для сокращения расходов на подготовку индивидуальных биочипов, 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, либо другие размеры слайдов от 4 мм × 4 мм до 120 мм × 120 мм.Depending on the diagnostic requirements, the dimensions of the slides on which the probes are placed may be smaller or larger than standard glass slides, the size of which is 25 mm × 75 mm. It is more preferable to use not only the standard sizes of individual chips, but also other sizes. For example, to reduce the cost of preparing individual biochips, 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, or other slide sizes from 4 mm × 4 mm to 120 mm × 120 mm.

Под термином «многослойный лист» подразумевается конструкция для формирования биочипа, которая содержит, по меньшей мере, два гибких слоя с разными физико-химическими свойствами. Многослойный лист может содержать композицию, по меньшей мере, из двух слоев, входящих в группу состоящую из: i) гибкого слоя, ii) клеящего слоя, iii) отражающего слоя, iv) светопроницаемого слоя, v) непрозрачного слоя, vi) поглощающего слоя, viii) гибкого слоя с нанесенным графическим изображением, предназначенного для идентификации параметров биочипа, выбираемого из группы штрих-кодов, цифровой или буквенной информации или их комбинации. Гибкие слои, входящие в состав многослойного листа, могут быть размещены над всей поверхностью биочипа или могут быть размещены на отдельных участках, например на вспомогательной зоне биочипов.By the term “multilayer sheet” is meant a structure for forming a biochip, which contains at least two flexible layers with different physicochemical properties. The multilayer sheet may contain a composition of at least two layers included in the group consisting of: i) a flexible layer, ii) an adhesive layer, iii) a reflective layer, iv) a translucent layer, v) an opaque layer, vi) an absorbent layer, viii) a flexible layer with a graphic image intended to identify the parameters of the biochip selected from the group of barcodes, digital or letter information, or a combination thereof. The flexible layers that make up the multilayer sheet can be placed over the entire surface of the biochip or can be placed in separate areas, for example, in the auxiliary zone of the biochips.

Под термином «гибкий слой» в рамках данного изобретения подразумевается полимерный слой, который преимущественно используется для формирования слоев, в которых формируют сквозные отверстия для создания общих объемов.The term "flexible layer" in the framework of this invention refers to a polymer layer, which is mainly used to form layers in which through holes are formed to create total volumes.

Гибкий слой дополнительно выполняет несущую функцию и может иметь толщину более чем 0, 05 мм, или более 0,1 мм, 0,3 мм, 1,0 мм или 5 мм и менее чем 10 мм. Клеящие слои имеют толщину более чем 0,01 мм. Отражающий слой имеет толщину более чем 0, 01 мм. Светопроницаемый слой имеет толщину более чем 0,01 мм. Непрозрачный слой имеет толщину более чем 0,01 мм. Поглощающий слой имеет толщину более чем 0,01 мм.The flexible layer additionally performs a supporting function and may have a thickness of more than 0.05 mm, or more than 0.1 mm, 0.3 mm, 1.0 mm or 5 mm and less than 10 mm. Adhesive layers have a thickness of more than 0.01 mm. The reflective layer has a thickness of more than 0.01 mm. The translucent layer has a thickness of more than 0.01 mm. The opaque layer has a thickness of more than 0.01 mm The absorbent layer has a thickness of more than 0.01 mm.

Модифицирующий и/или поглощающий слои наносятся на активные поверхности биочипов в процессе из изготовления.Modifying and / or absorbing layers are applied to the active surfaces of biochips in a manufacturing process.

Для анализа белков, антител, ферментов, в качестве материала слоя, на котором будет проводиться иммобилизация зондов, могут быть выбраны такие полимерные материалы, как нейлон, целлюлоза, PVDF и др.For the analysis of proteins, antibodies, enzymes, polymeric materials such as nylon, cellulose, PVDF, etc. can be selected as the material of the layer on which the probes will be immobilized.

В состав многослойного листа могут входить: а) гибкие слои, снабженные одним клеящим слоем, б) гибкие слои, снабженные двумя клеящими слоями, нанесенными на верхнюю и нижнюю поверхности гибкого слоя, в) гибкие слои, не снабженные клеящим слоем, г) комбинации слоев, входящих в пункты а), б), в). Гибкие слои многослойного листа размещены друг над другом и соединены таким образом, что одна из поверхностей верхнего или нижнего многослойного листа содержит самоклеящий слой, который приклеивают к поверхности слайдов под действием давления. Адгезивный или клеевой слой должен создавать прочную связь между поверхностью слайдов, поверхностью несущего элемента и многослойным листом.The composition of the multilayer sheet may include: a) flexible layers provided with one adhesive layer, b) flexible layers provided with two adhesive layers deposited on the upper and lower surfaces of the flexible layer, c) flexible layers not provided with an adhesive layer, d) combination of layers included in paragraphs a), b), c). Flexible layers of the multilayer sheet are arranged one above the other and connected in such a way that one of the surfaces of the upper or lower multilayer sheet contains a self-adhesive layer that is glued to the surface of the slides under pressure. The adhesive or adhesive layer should create a strong bond between the surface of the slides, the surface of the supporting element and the multilayer sheet.

Эта связь должна быть стабильной и не должна нарушаться при изменении температуры внешней окружающей среды в диапазоне от -20 до 60°С. Адгезионный слой должен сохранять свои клеящие параметры в условиях действия растворов, используемых для промывок поверхности слайдов или при формировании модифицирующего слоя на поверхности слайдов или растворов, участвующих в формировании раствора для гибридизации.This connection should be stable and should not be broken when the temperature of the external environment changes in the range from -20 to 60 ° C. The adhesive layer must retain its adhesive parameters under the action of the solutions used to wash the surface of the slides or when forming a modifying layer on the surface of the slides or solutions involved in the formation of the hybridization solution.

В процессе изучения свойств полимерных материалов, с нанесенным на их поверхность клеящим слоем, в условиях изменяющейся температуры в диапазоне от -10°С до 60°С, а также в буферах для гибридизации и в растворах для модификации поверхности полимеров, было обнаружено, что гибкие полимерные материалы, с нанесенными на них клеящими слоями, выполненные в виде самоклеящихся пленок, позволяют создать множество вариантов недорогих биочипов.In the process of studying the properties of polymeric materials, with an adhesive layer applied to their surface, under conditions of varying temperatures in the range from -10 ° С to 60 ° С, as well as in hybridization buffers and in solutions for modifying the surface of polymers, it was found that flexible polymer materials, with adhesive layers applied to them, made in the form of self-adhesive films, allow you to create many options for inexpensive biochips.

Известны решения, в соответствии с которыми гибридизационный объем создается за счет наклеивания на поверхность биочипа одного или нескольких слоев гибкой основы, на которую нанесен клеящий слой [6-8].Known solutions in accordance with which the hybridization volume is created by gluing on the surface of the biochip one or more layers of a flexible base on which an adhesive layer is applied [6-8].

Известны технические решения, в которых самоклеящиеся пленки применяют для выполнения лишь одной функции при изготовлении биочипов. К таким функциям, например, относится: формирование гибридизационных объемов, при котором в гибкой основе формируют отверстия, определяющие форму и габариты гибридизационной зоны [6-8], закрепление на поверхности гибкого основания твердых слайдов с модифицированной поверхностью [9], крепление на поверхности твердого субстрата твердых слайдов [10], а также приклеивание на твердую поверхность слайдов гибких полимерных пленок для формирования активной поверхности [11].Known technical solutions in which self-adhesive films are used to perform only one function in the manufacture of biochips. Such functions, for example, include: the formation of hybridization volumes, in which holes are formed in a flexible base that determine the shape and dimensions of the hybridization zone [6-8], fixing solid slides with a modified surface on the surface of a flexible base [9], mounting on a solid surface substrate of solid slides [10], as well as gluing flexible polymer films onto the solid surface of slides to form an active surface [11].

Предлагаемое техническое решение устанавливает иной подход в конструировании биочипов. В данном изобретении для повышения эффективности и удешевления производства биочипов материалы гибких слоев, входящих в состав многослойного листа, выбирают такими, чтобы они могли выполнять одновременно, по крайней мере, три функции.The proposed technical solution establishes a different approach in the design of biochips. In this invention, to increase the efficiency and cost of production of biochips, the materials of the flexible layers included in the multilayer sheet are selected so that they can perform at least three functions simultaneously.

Первая, конструкционная функция, связана с поддержкой и креплением частей биочипа относительно друг друга на всех этапах производства биочипа, начиная от этапа обработки поверхности слайдов до этапа диагностики.The first, constructional function, is associated with supporting and securing the parts of the biochip relative to each other at all stages of biochip production, from the stage of processing the surface of the slides to the stage of diagnosis.

Второй функцией, которую может выполнять материал гибких слоев, входящих в многослойный лист, является создание разделенных друг от друга реакционных зон на поверхности биочипа. Перегородки между зонами формируют, выполняя сквозные отверстия в материале гибкого листа.The second function that the material of the flexible layers included in the multilayer sheet can perform is the creation of reaction zones separated from each other on the surface of the biochip. Partitions between the zones are formed by making through holes in the material of the flexible sheet.

Третья функция гибких слоев определяется выбором материала гибкого слоя и его физико-химическими свойствами поверхности. К таким свойствам относятся: а) обеспечение возможности иммобилизации зондов на модифицированной или немодифицированной поверхности гибкого слоя, б) возможность формирования отражающей поверхности для более эффективного измерения сигналов, в) возможность выбора гибкого слоя с поверхностью, которая осуществляет тушение флуоресценции.The third function of the flexible layers is determined by the choice of the material of the flexible layer and its physicochemical surface properties. Such properties include: a) the possibility of immobilization of probes on a modified or unmodified surface of a flexible layer, b) the possibility of forming a reflective surface for more efficient measurement of signals, c) the possibility of choosing a flexible layer with a surface that performs fluorescence quenching.

К четвертой функции гибкого слоя, размещенного на внешней поверхности многослойного листа, можно отнести формирование на его поверхности графического изображения штрих-кода или иной графической цифровой или буквенной информации, идентифицирующей кластеры, расположенные на отдельных чипах.The fourth function of the flexible layer, located on the outer surface of the multilayer sheet, is the formation on its surface of a graphic image of a barcode or other graphic digital or alphabetic information identifying clusters located on separate chips.

В качестве дополнительной информативной функции биочипа возможно использовать цвет верхнего или нижнего гибкого слоя как индивидуальных слайдов, так и биочипа, входящего в группу биочипов, составляющих мультичип. Это позволяет привязать цвет биочипов к той диагностической функции, которую они выполняют.As an additional informative function of the biochip, it is possible to use the color of the upper or lower flexible layer of both individual slides and the biochip, which is part of the group of biochips that make up the multichip. This allows you to bind the color of biochips to the diagnostic function that they perform.

Комплексное применение гибкой основы позволяет получить синергический эффект при создании биочипов, который не был получен ранее, поскольку в известных технических решениях использовалось не более двух функций гибкого слоя.The complex use of a flexible base allows you to get a synergistic effect when creating biochips, which was not obtained earlier, since the known technical solutions used no more than two functions of the flexible layer.

Под термином «биочип» подразумевается устройство, выполненное на основе слайда, которое содержит, по меньшей мере, одну рабочую зону, содержащую активную поверхность и вспомогательную зону. На поверхности рабочей зоны формируют кластеры с зондами. В границах вспомогательной зоны размещают идентификаторы, характеризующие параметры индивидуального биочипа, выполненные в виде отдельных многопараметрических идентификаторов и/или кодовых, цифровых или буквенных идентификаторов.The term "biochip" means a device made on the basis of a slide, which contains at least one working area containing the active surface and the auxiliary zone. Clusters with probes are formed on the surface of the working zone. Identifiers characterizing the parameters of an individual biochip, made in the form of separate multi-parameter identifiers and / or code, digital or alphabetic identifiers, are placed within the boundaries of the auxiliary zone.

Один из аспектов изобретения включает выбор материала, из которого выполняют биочип. Одним из основных параметров материала биочипа являются его оптические свойства, которые связаны со способом регистрации данных диагностики.One aspect of the invention includes the selection of the material from which the biochip is made. One of the main parameters of the biochip material is its optical properties, which are associated with the method of recording diagnostic data.

Взаимодействие между исследуемым образцом и зондом детектируется с помощью метки. В рамках данного изобретения могут быть использованы любые метки, выбранные из группы, состоящей из флуоресцентных, колориметрических, ферментных, радиоактивных меток, а также меток, связанных с резонансным переносом энергии (FRET, BRET), меток, излучающих сигнал люминесценции (хемилюминесцентные или биолюминесцентные метки).The interaction between the test sample and the probe is detected using a label. Any labels selected from the group consisting of fluorescent, colorimetric, enzyme, radioactive labels, as well as labels associated with resonant energy transfer (FRET, BRET), labels emitting a luminescence signal (chemiluminescent or bioluminescent labels can be used within the framework of this invention )

Наибольшее распространение получили биочипы с иммобилизованными олигонуклеотидами и белками. В зависимости от выбранного типа метки, которая иммобилизуется с исследуемым фрагментом ДНК или антитела, используют каталитические, лигандные, флуоресцентные или радиоактивные метки. В качестве каталитических меток используют гемин, цианкобаламин или флавин. В качестве лигандных меток используют биотин, диоксигенин или динитробензол. В качестве флуоресцентных меток используют Су3, Су5, Су7, FAM, TAMRA, R6G, R110, ROX или JOE. Приведенные перечни меток включают, но не ограничивают других вариантов меток, которые можно использовать для детектирования сигнала.Biochips with immobilized oligonucleotides and proteins are most widely used. Depending on the type of label that is immobilized with the studied DNA or antibody fragment, catalytic, ligand, fluorescent or radioactive labels are used. As catalytic labels, hemin, cyancobalamin or flavin are used. As ligand labels, biotin, dioxigenin or dinitrobenzene are used. Su3, Su5, Su7, FAM, TAMRA, R6G, R110, ROX or JOE are used as fluorescent labels. The tag lists provided include, but are not limited to, other tag options that can be used to detect a signal.

Разные типы меток регистрируют разными физическими методами. Наиболее широко распространены измерение пропускания [12] или измерение отраженных или флуоресцентных сигналов. Исходя из выбранного типа метки и способа регистрации, материал, из которого изготавливают слайд, может представлять собой однородный твердый материал, например стекло, слюду, полимер, металл, керамику. При изготовлении слайдов из полимеров они могут быть прозрачными, матовыми, белыми, черными или цветными.Different types of labels are recorded by different physical methods. The most common transmission measurement [12] or measurement of reflected or fluorescent signals. Based on the selected type of label and registration method, the material from which the slide is made can be a homogeneous solid material, for example glass, mica, polymer, metal, ceramics. In the manufacture of slides from polymers, they can be transparent, matte, white, black or color.

Для измерения пропускания материал слайда должен обладать величиной пропускания света не менее 80-90%. При измерении отраженного колориметрического сигнала требования к материалу слайда связаны с качеством формирования белой отражающей поверхности. При измерении сигналов флуоресценции необходима минимальная собственная флуоресценция материала слайда. В зависимости от способа регистрации флюоресценции материал может быть прозрачным и выполненным из стекла или прозрачного пластика, например полиметилметакрилата, или выполнен в виде непрозрачного материала, например черного цвета, обладающего минимальной отражающей способностью, выполненного, например, из поливинилхлорида.To measure transmission, the material of the slide must have a light transmission of at least 80-90%. When measuring the reflected colorimetric signal, the requirements for the material of the slide are related to the quality of formation of the white reflective surface. When measuring fluorescence signals, the minimum intrinsic fluorescence of the slide material is required. Depending on the method for detecting fluorescence, the material can be transparent and made of glass or transparent plastic, for example polymethylmethacrylate, or made in the form of an opaque material, for example black, with minimal reflectivity, made, for example, of polyvinyl chloride.

Под термином «зонд» подразумевается одна из двух связываемых молекул, которые взаимодействуют друг с другом посредством специфичного ковалентного взаимодействия. Молекула зонда иммобилизована на рабочей поверхности биочипа, а качество связывания определяется выбором структуры зонда. В состав группы типичных пар молекул, которые используют при изготовлении белковых и ДНК-чипов, могут входить олигонуклеотиды, ДНК, белки, антигены, антитела, ферменты. Анализируемое вещество включает один или несколько типов молекул, которые необходимо диагностировать.By the term “probe” is meant one of two binding molecules that interact with each other through specific covalent interaction. The probe molecule is immobilized on the working surface of the biochip, and the quality of binding is determined by the choice of probe structure. The group of typical pairs of molecules that are used in the manufacture of protein and DNA chips can include oligonucleotides, DNA, proteins, antigens, antibodies, enzymes. An analyte includes one or more types of molecules that need to be diagnosed.

Под термином «кластер» подразумевается часть активной рабочей поверхности биочипа, на которой иммобилизованы зонды одного типа. На рабочей поверхности биочипов со средним уровнем плотности размещают до 100 кластеров, в которых размещают от 2 до 10 000 зондов. Рабочие зоны, в которых размещают кластеры, могут иметь форму прямоугольника, квадрата, круга, эллипса, многоугольника, треугольника или представлять собой линейную структуру, выраженную линейной последовательностью точек. Кластеры могут наноситься на модифицированную поверхность слайдов [12] или закрепляться на немодифицированной поверхности [13].The term "cluster" means a part of the active working surface of the biochip, on which probes of the same type are immobilized. Up to 100 clusters are placed on the working surface of biochips with an average density level, in which from 2 to 10,000 probes are placed. The working areas in which the clusters are placed can be in the form of a rectangle, square, circle, ellipse, polygon, triangle, or a linear structure expressed by a linear sequence of points. Clusters can be applied to a modified surface of slides [12] or attached to an unmodified surface [13].

ОписаниеDescription

В процессе разработки биочипов с малым реакционным объемом на основе многослойного листа, закрепленного на поверхности биочипа, было обнаружено новое техническое решение, состоящее в том, что гибкий многослойный лист, который используют для формирования реакционных объемов на поверхности индивидуальных биочипов, позволяет изменять (трансформировать) положение одной части биочипа по отношению к другой части за счет своих гибких свойств.In the process of developing biochips with a small reaction volume based on a multilayer sheet fixed on the surface of the biochip, a new technical solution was discovered, consisting in the fact that the flexible multilayer sheet, which is used to form reaction volumes on the surface of individual biochips, allows you to change (transform) the position one part of the biochip in relation to another part due to its flexible properties.

Например, биочип может быть выполнен из первой и второй частей, которые на этапах подготовки поверхности биочипов к нанесению зондов и в процессе печати зондов расположены планарно относительно друг друга, а во время проведения реакции, например, гибридизации могут складываться друг с другом вдоль поперечной или продольной осей биочипа, а на этапах промывки и сушки и этапе сканирования данных диагностики могут снова раскладываться и формировать планарную поверхность.For example, the biochip can be made of the first and second parts, which are planar relative to each other at the stages of preparing the surface of the biochips for applying probes and during the printing of the probes, and during the reaction, for example, hybridizations can be folded along the transverse or longitudinal the biochip axes, and at the washing and drying stages and the scanning stage, the diagnostic data can be decomposed again and form a planar surface.

В процессе гибридизации планарную форму биочипа трансформируют в сложенную структуру, при этом первую часть биочипа располагают над второй частью биочипа и рабочие поверхности с нанесенными зондами соприкасаются с общим объемом реакционной смеси, что позволяет формировать минимальный и постоянный объем реакционной смеси и создать одинаковые оптимальные условия для гибридизации.In the process of hybridization, the planar shape of the biochip is transformed into a folded structure, while the first part of the biochip is placed over the second part of the biochip and the working surfaces with the applied probes are in contact with the total volume of the reaction mixture, which allows the formation of a minimum and constant volume of the reaction mixture and the creation of identical optimal conditions for hybridization .

На фиг.1,а представлена схема фронтального вида одного из вариантов биочипа. В данном варианте биочип выполнен из первой (192) и второй (193) части, выполненных, преимущественно, в виде планарной твердой основы прямоугольной формы и гибкого многослойного листа (231). Возможны несколько вариантов крепления первой части биочипа по отношению ко второй части биочипа. Первый вариант крепления частей биочипа, представленный на фиг.1,б и фиг.2 (где представлен боковой вид биочипа (218) в сложенном состоянии), основан на использовании гибкого многослойного листа (231), который выполнен из гибкого слоя (229) и клеящего слоя (232). Согласно изобретению, биочип (218) имеет ось симметрии (222), расположенную между первой (223) и второй (224) рабочими зонами биочипа, в направлении, перпендикулярном продольной оси (221) биочипа (218). В первой (223) и второй (224) рабочих зонах сформированы участки (225, 226) для размещения кластеров (3). Положение каждого участка с кластерами (3) по координатам ХУ в первой рабочей зоне (223) симметрично относительно поперечной оси (222) положению каждого кластера во второй рабочей зоне (224) биочипа (218).Figure 1, a presents a front view of one of the options for a biochip. In this embodiment, the biochip is made of the first (192) and second (193) parts, made mainly in the form of a planar solid base of a rectangular shape and a flexible multilayer sheet (231). Several mounting options for the first part of the biochip with respect to the second part of the biochip are possible. The first option for fastening parts of the biochip, shown in Fig.1, b and Fig.2 (where a side view of the biochip (218) is shown in the folded state) is based on the use of a flexible multilayer sheet (231), which is made of a flexible layer (229) and adhesive layer (232). According to the invention, the biochip (218) has a symmetry axis (222) located between the first (223) and second (224) working areas of the biochip, in the direction perpendicular to the longitudinal axis (221) of the biochip (218). In the first (223) and second (224) working areas, sections (225, 226) were formed for the placement of clusters (3). The position of each section with clusters (3) along the XY coordinates in the first working area (223) is symmetrical with respect to the transverse axis (222) to the position of each cluster in the second working area (224) of the biochip (218).

К лицевым поверхностям первой (234а) и второй (234б) частей биочипа (см. фиг.2) закреплен с помощью клеевого слоя (232), по меньшей мере, один слой (229) гибкого многослойного листа (231). В варианте, приведенном на фиг.1 и фиг.2, для формирования общего реакционного объема многослойный лист (231) содержит в первой части (192) биочипа сквозные отверстия (243), положение которых в ХУ координатах в сложенном состоянии совпадает с положением (242) участков кластеров (226) на второй части (193) биочипа.At least one layer (229) of a flexible multilayer sheet (231) is fixed to the front surfaces of the first (234a) and second (234b) parts of the biochip (see FIG. 2) using an adhesive layer (232). In the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, for forming the total reaction volume, the multilayer sheet (231) contains in the first part (192) of the biochip through holes (243) whose position in the XU coordinates in the folded state coincides with the position (242 ) sections of clusters (226) in the second part (193) of the biochip.

Многослойный лист (231) за счет гибких свойств формирует гибкую связь (180) между первой (192) и второй (193) частями биочипа и позволяет трансформировать планарное положение первой части (192) относительно второй части (193) биочипа. При этом рабочая поверхность первой части(234а) помещается над рабочей поверхностью второй части (234б) биочипа, как это показано на фиг.2. В процессе трансформирования зеркально совмещаются зоны, размещенные на первой и второй поверхностях биочипа для формирования, по меньшей мере, одного общего реакционного объема (233) между участками (225) и (226) с размещенными кластерами. Для обеспечения гибкой связи между первой и второй половинами биочипа в зависимости от толщины H1 многослойного листа (231) выбирают расстояние L1 между первой и второй частями биочипа.Due to its flexible properties, the multilayer sheet (231) forms a flexible bond (180) between the first (192) and second (193) parts of the biochip and allows you to transform the planar position of the first part (192) relative to the second part (193) of the biochip. The working surface of the first part (234a) is placed above the working surface of the second part (234b) of the biochip, as shown in Fig.2. During the transformation process, the zones located on the first and second surfaces of the biochip are mirrored to form at least one common reaction volume (233) between sections (225) and (226) with the clusters placed. To ensure a flexible connection between the first and second halves of the biochip, depending on the thickness H1 of the multilayer sheet (231), the distance L1 between the first and second parts of the biochip is selected.

На фиг.3 представлена изометрическая проекция биочипа (218) в складываемом положении с нанесенным реакционным объемом (265) на один участок с кластерами. Для удобства разборки сложенной конструкции на вспомогательной зоне первой и/или второй части чипа формируют участки (266), в которых отсутствует многослойная структура (231) или выполнена выемка в теле твердой основы биочипа и в создавшееся пространство можно ввести устройства, позволяющие механически отделить первую часть (192) биочипа от второй части (193). Для удобства крепления первой части (192) биочипа относительно второй части (193) во вспомогательной зоне дополнительно с размещением штрих-кода (16) могут быть укреплены прокладки (251), содержащие двухсторонний клеящий слой с разной степенью адгезии к поверхности. Клеевой слой, наклеиваемый на первую (192) или вторую (193) поверхность биочипа, должен иметь более высокую степень адгезии к поверхности, чем клеевой слой, размещенный на внешней стороне прокладки (251). При совмещении первой и второй частей биочипа образуется разъемное клеевое соединение между двумя прокладками (251).Figure 3 presents an isometric view of the biochip (218) in the folding position with the applied reaction volume (265) in one area with clusters. For the convenience of disassembling the folded structure, sections (266) are formed on the auxiliary zone of the first and / or second part of the chip, in which there is no multilayer structure (231) or a notch is made in the body of the solid base of the biochip and devices can be introduced into the created space to mechanically separate the first part (192) biochip from the second part (193). For the convenience of fastening the first part (192) of the biochip relative to the second part (193) in the auxiliary zone, in addition to placing the bar code (16), gaskets (251) containing a double-sided adhesive layer with different degrees of adhesion to the surface can be strengthened. The adhesive layer glued to the first (192) or second (193) biochip surface should have a higher degree of adhesion to the surface than the adhesive layer placed on the outside of the gasket (251). When combining the first and second parts of the biochip, a detachable adhesive connection is formed between the two gaskets (251).

Для проведения последующего этапа сканирования биочипа клеевое соединение разъединяют и возвращают биочип в исходное положение, в котором первая и вторая части биочипа занимают планарное горизонтальное положение относительно друг друга и устанавливают биочип (218) в держатель для сканирования данных.To carry out the next stage of scanning the biochip, the adhesive joint is disconnected and the biochip is returned to its original position, in which the first and second parts of the biochip occupy a planar horizontal position relative to each other and the biochip (218) is installed in the data scanning holder.

На фиг.4,а-е представлены дополнительные варианты крепления прокладок для биочипов, которые содержат первую и вторую части основы биочипа, к лицевым поверхностям которых прикреплен гибкий многослойный лист (231), а на его лицевую поверхность установлена, по меньшей мере, одна прокладка. Прокладка (251) снабжена первым клеящим слоем (252) и вторым клеящим слоем (253), к которому на этапе хранения и транспортировки прикреплена защитная полоса (254) или защитный лист (255), как это представлено на фиг.5,б,в. Фрагменты клеевых соединений между поверхностью первой (192) и второй (193) частей биочипа, клеящих слоев (252) и (253) подробно раскрыты на фиг.5а-5в. При совмещении первой части биочипа с его второй частью за счет гибкого соединения, образованного свойствами гибкого многослойного листа (231) и гибкой прокладки (251), образуется общий реакционный объем (256) между лицевыми поверхностями первой (192) части и второй (193) части биочипа (218). В зависимости от геометрических размеров первой и второй частей биочипа и в зависимости от требований к устройствам выбирают тип формы прокладок (251) для создания общих реакционных объемов между первой и второй частями биочипа, варианты которых представлены на фиг.4,а-е.Figure 4, a-e presents additional mounting options for gaskets for biochips, which contain the first and second parts of the base of the biochip, to the front surfaces of which a flexible multilayer sheet (231) is attached, and at least one gasket is installed on its front surface . The gasket (251) is provided with a first adhesive layer (252) and a second adhesive layer (253), to which, during storage and transportation, a protective strip (254) or a protective sheet (255) is attached, as shown in Fig. 5, b, c . Fragments of adhesive joints between the surface of the first (192) and second (193) parts of the biochip, adhesive layers (252) and (253) are described in detail in FIGS. 5a-5c. When combining the first part of the biochip with its second part due to the flexible connection formed by the properties of the flexible multilayer sheet (231) and flexible gasket (251), a common reaction volume (256) is formed between the front surfaces of the first (192) part and the second (193) part biochip (218). Depending on the geometric dimensions of the first and second parts of the biochip and depending on the requirements for the devices, the type of gasket shape (251) is chosen to create common reaction volumes between the first and second parts of the biochip, variants of which are presented in Fig. 4, a-e.

На фиг.5,а-г представлен другой вариант биочипа (218), который содержит первую (192) и вторую части (193) основы биочипа, на лицевой поверхности которой прикреплен многослойный лист (231) и на лицевой поверхности которого установлены первая (251а) и вторая (251б) прокладки, которые расположены вдоль боковых границ биочипа и снабжены первым клеящим слоем (252) и вторым клеящим слоем (253). Клеящие поверхности прокладок (251а) и (251б) в процессе хранения и транспортировки защищают защитные полосы 254. В более предпочтительном варианте, представленном на фиг.6,в, к клеящим поверхностям (253) прокладок (251а) и (251б) на этапе хранения и транспортировки прикреплен защитный лист (255), который выполняет функцию защиты нанесенных на первую и вторую поверхности биочипа зондов от влияния внешних условий и защиты второго клеящего слоя (253) от высыхания. Перед нанесением, например, гибридизационной смеси на рабочие зоны биочипа защитный лист (255) снимают, освобождая второй клеящий слой (253) прокладок, и накладывают лицевую поверхность первой части биочипа на лицевую поверхность второй части биочипа. При этом за счет перегиба клеящих прокладок (251 а, б) их часть, которая находится на первой части биочипа, приходит в контакт со второй частью прокладок, расположенных на второй части биочипа.Figure 5, a-d shows another version of the biochip (218), which contains the first (192) and second parts (193) of the base of the biochip, on the front surface of which a multilayer sheet (231) is attached and on the front surface of which the first (251a ) and the second (251b) gaskets, which are located along the lateral boundaries of the biochip and are provided with a first adhesive layer (252) and a second adhesive layer (253). The adhesive surfaces of the gaskets (251a) and (251b) protect the protective strips 254 during storage and transportation. In the more preferred embodiment shown in FIG. 6c, to the adhesive surfaces (253) of the gaskets (251a) and (251b) during the storage phase and transportation, a protective sheet (255) is attached, which performs the function of protecting the probes deposited on the first and second surfaces of the biochip from the influence of external conditions and protecting the second adhesive layer (253) from drying out. Before applying, for example, a hybridization mixture to the working areas of the biochip, the protective sheet (255) is removed, releasing the second adhesive layer (253) of the gaskets, and the front surface of the first part of the biochip is applied to the front surface of the second part of the biochip. Moreover, due to the kink of the adhesive pads (251 a, b), their part, which is located on the first part of the biochip, comes into contact with the second part of the pads located on the second part of the biochip.

После механического сдавливания первые и вторые части прокладок (251а, б) склеиваются и образуют совместно с лицевой поверхностью гибкого многослойного листа (231) общий реакционный объем (256), представленный на фиг.5,б,г. В данном объеме кластеры (257), размещенные на первой части биочипа, расположены напротив кластеров (258), размещенных на второй части биочипа. Регулируя толщину прокладок (251), можно изменять величину объема (256) реакционной смеси. Ввод реакционной смеси осуществляется в пространство между боковыми поверхностями первой и второй частей биочипа. Данная конструкция позволяет закрепить на боковых поверхностях первой (259) и второй (260) частей биочипа дополнительную гибкую крышку (261), представленную на фиг.5,г, в которой устанавливают первый (262) и второй (263) жидкостные входы для ввода и вывода реакционной смеси, а также для промывок внутренней поверхности реакционного объема (256). После проведения реакции, например, гибридизации снимают крышку (261) с боковых поверхностей биочипа (259, 260) и разделяют клеящие слои (253) прокладок относительно друг друга, используя свободное пространство (264) между первой и второй частями биочипа в месте расположения штрих-кода (16), и устанавливают биочип в держатель сканера для последующего сканирования результатов диагностики.After mechanical compression, the first and second parts of the gaskets (251a, b) are glued together and form, together with the front surface of the flexible multilayer sheet (231), the total reaction volume (256) shown in Fig. 5, b, d. In this volume, clusters (257) located on the first part of the biochip are located opposite the clusters (258) located on the second part of the biochip. By adjusting the thickness of the gaskets (251), it is possible to change the volume (256) of the reaction mixture. The reaction mixture is introduced into the space between the side surfaces of the first and second parts of the biochip. This design allows to fix on the side surfaces of the first (259) and second (260) parts of the biochip an additional flexible cover (261), shown in Fig. 5, d, in which the first (262) and second (263) liquid inlets for input and withdrawal of the reaction mixture, as well as for washing the inner surface of the reaction volume (256). After the reaction, for example, hybridization, remove the lid (261) from the lateral surfaces of the biochip (259, 260) and separate the adhesive layers (253) of the gaskets relative to each other, using the free space (264) between the first and second parts of the biochip at the location of the barcode code (16), and install the biochip in the scanner holder for subsequent scanning of the diagnostic results.

Другой вариант крепления первой и второй части биочипа приведен на фиг.6,а-6,б. В данном варианте первая и вторая части биочипа расположены симметрично продольной оси (221). Так же как и в варианте, представленном на фиг.6,а, крепление первой (197) и второй (198) частей биочипа может быть основано на технических решениях, приведенных на фиг.5,а-5,г. Для формирования реакционных зон можно использовать двухсторонние клеящие прокладки (251), аналогично тому, как это представлено на фиг.4 и фиг.5.Another option for fastening the first and second parts of the biochip is shown in Fig.6, a-6, b. In this embodiment, the first and second parts of the biochip are located symmetrically to the longitudinal axis (221). As in the embodiment shown in Fig.6a, the fastening of the first (197) and second (198) parts of the biochip can be based on the technical solutions shown in Fig.5, a-5, g. For the formation of reaction zones, double-sided adhesive pads (251) can be used, similar to that shown in FIG. 4 and FIG. 5.

Выбор поперечного или продольного расположения первой и второй частей биочипа осуществляют в зависимости от удобства ввода реакционной смеси в сформированный объем и в зависимости от конструкции термостатирующих устройств, которые используют для проведения, например, гибридизации. Приведенное в данном изобретении техническое решение по созданию общих реакционных объемов позволяет дополнительно разбивать общий реакционный объем на две части. На фиг.7,а представлена схема фронтального вида биочипа (219), который содержит три отдельные твердые основы (194, 195, 196), каждая из которых выполнена преимущественно в виде прямоугольной формы. К центральной части (195) симметрично прилегают левая (194) и правая (196) части. Многослойный лист (231) закреплен на лицевых поверхностях отдельных частей (194-196), объединяет эти части в единую конструкцию и формирует два гибких соединения (181 и 182). На поверхности центральной части (195) биочипа размещены участки для размещения кластеров (225). Участки для размещения кластеров (226) расположены на левой (194), а участки (227) с кластерами расположены на правой (196) части биочипа и размещены на внешней поверхности многослойного листа (231).The choice of the transverse or longitudinal arrangement of the first and second parts of the biochip is carried out depending on the convenience of introducing the reaction mixture into the formed volume and depending on the design of thermostatic devices that are used for, for example, hybridization. The technical solution provided in this invention for creating common reaction volumes allows further splitting of the total reaction volume into two parts. Fig. 7a shows a frontal view of a biochip (219), which contains three separate solid bases (194, 195, 196), each of which is made mainly in the form of a rectangular shape. The left (194) and right (196) parts are symmetrically adjacent to the central part (195). A multilayer sheet (231) is fixed on the front surfaces of individual parts (194-196), combines these parts into a single structure and forms two flexible joints (181 and 182). On the surface of the central part (195) of the biochip, sites for the placement of clusters (225) are located. Sections for placing clusters (226) are located on the left (194), and sections (227) with clusters are located on the right (196) part of the biochip and are located on the outer surface of the multilayer sheet (231).

В данном варианте конструкции в многослойном листе предусмотрены отверстия (243), положение которых по ХУ координатам совпадает с положением кластеров (225), размещенных на поверхности центральной части (195) биочипа. Данная конфигурация позволяет разнести две группы кластеров (226,225) и (227, 225) на рабочей поверхности биочипа и снизить возможность контаминации исследуемых образцов. В других вариантах отверстия (243) могут быть сформированы на всей площади многослойного листа (231), или на правой, или левой частях биочипа. В случае применения прокладок (251), например, аналогичных фиг.4, возможно не формировать отверстия (243) в многослойном листе (231).In this design variant, holes (243) are provided in the multilayer sheet, the position of which in XY coordinates coincides with the position of clusters (225) located on the surface of the central part (195) of the biochip. This configuration makes it possible to separate two groups of clusters (226,225) and (227, 225) on the working surface of the biochip and reduce the possibility of contamination of the studied samples. In other embodiments, holes (243) can be formed over the entire area of the multilayer sheet (231), or on the right or left parts of the biochip. In the case of the use of gaskets (251), for example, similar to FIG. 4, it is possible not to form holes (243) in the multilayer sheet (231).

На фиг.8,а-8,в представлены другие варианты формирования гибких соединений согласно данному изобретению. Данные варианты крепления частей биочипа друг с другом включают, но не ограничивают других вариантов, которые могут быть сформулированы на основе данного изобретения.On Fig, a-8, in presents other options for the formation of flexible compounds according to this invention. These options for attaching parts of the biochip to each other include, but are not limited to other options that can be formulated on the basis of this invention.

В общем случае варианты создания гибких соединений между первой и второй частями биочипа выбирают из группы, состоящей из: i) крепления раздельных частей биочипа за счет гибкого многослойного листа (представлен на фиг.1 - фиг.7), ii) крепления первой и второй частей биочипа с помощью гибкого многослойного листа и твердой перемычки между первой и второй частями биочипа с возможностью разделения твердой перемычки между частями биочипа (представлен на фиг.8,а), iii) крепления двух частей биочипа с использованием гибких свойств материала основы биочипа и гибких свойств материала многослойного листа, закрепленного на поверхности биочипа (представлен на фиг.8,б), iv) крепления двух частей биочипа за счет гибких свойств основы биочипа (представлен на фиг.8,в).In the General case, the options for creating flexible connections between the first and second parts of the biochip are selected from the group consisting of: i) attaching separate parts of the biochip due to the flexible multilayer sheet (shown in Fig. 1 - Fig. 7), ii) attaching the first and second parts biochip using a flexible multilayer sheet and a solid jumper between the first and second parts of the biochip with the possibility of separating the solid jumper between the parts of the biochip (shown in Fig. 8, a), iii) fastening two parts of the biochip using the flexible properties of the bio base material ipa and flexible properties of the multilayer sheet material supported on the biochip surface (represented in Figure 8, B), iv) attaching the two pieces of the biochip due to the flexible properties of the substrate of the biochip (represented in Figure 8, a).

Вариант гибкого соединения (183) между первой и второй частями биочипа с помощью гибкого многослойного листа и твердой перемычки между первой и второй частями биочипа с возможностью разделения твердой перемычки между частями биочипа представлен на фиг.8,а. Первая (192) и вторая (193) части биочипа выполнены из единой твердой основы, на лицевую поверхность которой закреплен многослойный лист (231). На задней стороне биочипа выполнено углубление (228), боковые стороны которого формируют торцевые поверхности первой (192) и второй (193) частей биочипа. Форма углубления может быть выбрана из группы, состоящей из: прямоугольной, треугольной, трапецеидальной, цилиндрической, многоугольной. Толщину перемычки Н 2б и ширину расстояния L 2 между частями биочипа выбирают в зависимости от параметров хрупкости твердой основы биочипа. При выборе параметров гибкого соединения (183) биочипа учитывают толщину многослойного листа Н2а. При совмещении двух частей биочипа твердая перемычка разламывается. Вариант крепления двух частей биочипа для формирования гибкого соединения (184) с использованием гибких свойств материала основы биочипа и гибких свойств материала многослойного листа, закрепленного на поверхности биочипа, представлен на фиг.8,б.A variant of the flexible connection (183) between the first and second parts of the biochip using a flexible multilayer sheet and a solid jumper between the first and second parts of the biochip with the possibility of dividing the solid jumper between the parts of the biochip is shown in Fig. 8, a. The first (192) and second (193) parts of the biochip are made of a single solid base, on the front surface of which a multilayer sheet (231) is fixed. A recess (228) is made on the back side of the biochip, the sides of which form the end surfaces of the first (192) and second (193) parts of the biochip. The shape of the recess can be selected from the group consisting of: rectangular, triangular, trapezoidal, cylindrical, polygonal. The thickness of the jumper H 2b and the width of the distance L 2 between the parts of the biochip is selected depending on the fragility parameters of the solid base of the biochip. When choosing the parameters of the flexible compound (183) of the biochip, the thickness of the multilayer sheet H2a is taken into account. When combining the two parts of the biochip, the solid jumper breaks. An option for attaching two parts of the biochip to form a flexible joint (184) using the flexible properties of the base material of the biochip and the flexible properties of the material of a multilayer sheet fixed to the surface of the biochip is shown in Fig. 8, b.

Другой вариант формирования крепления двух частей биочипа за счет гибких свойств основы, из которой выполняют биочип для обеспечения возможности гибкого соединения (185), представлен на фиг.8,в.Another option for the formation of the fastening of two parts of the biochip due to the flexible properties of the base from which the biochip is made to enable flexible connection (185) is presented in Fig. 8, c.

Известно, что многие полимерные материалы обладают достаточной жесткостью и сохраненяют форму при нагреве до 60°С при толщине более 1 мм. Если в таком полимере сформировать углубление (228), например, трапецеидальной формы, как это представлено на фиг.8,б и 8,в, то за счет снижения толщины слоя Н3б, Н4 твердая основа биочипа приобретает гибкие свойства, что позволяет осуществить формирование гибкой перемычки с обеспечением возможности перегиба перемычки и поворота первой части (192) биочипа относительно второй (193) части биочипа.It is known that many polymeric materials have sufficient rigidity and retain their shape when heated to 60 ° C with a thickness of more than 1 mm. If a depression (228) is formed in such a polymer, for example, in a trapezoidal shape, as shown in Figs. 8, b and 8, c, then by reducing the thickness of the H3b, H4 layer, the solid base of the biochip acquires flexible properties, which allows the formation of flexible jumpers with the possibility of bending the jumpers and turning the first part (192) of the biochip relative to the second (193) part of the biochip.

Для более эффективного гибкого соединения двух половин биочипа выбирают оптимальное соотношение между значением толщины гибкой перемычки Н и расстоянием L между частями биочипа. Значение соотношения H/L лежит в пределах от 1:1 до 1:100. Толщина Н может лежать в пределах от 0,05 до 1 мм, расстояние L в пределах от 0,5 до 5 мм и определяется, в том числе, размерами биочипа и его толщиной.For a more efficient flexible connection of the two halves of the biochip, choose the optimal ratio between the thickness of the flexible bridge N and the distance L between the parts of the biochip. The value of the ratio H / L lies in the range from 1: 1 to 1: 100. The thickness N can lie in the range from 0.05 to 1 mm, the distance L in the range from 0.5 to 5 mm and is determined, inter alia, by the size of the biochip and its thickness.

На фиг.8,а-8,б приведены фрагменты сечений второй (193) части биочипа (218) для варианта, в котором для формирования общего реакционного объема многослойный лист (231) содержит сквозные отверстия (243), положение которых в ХУ координатах совпадает с положением кластеров(242) на второй части (193) биочипа.On Fig, a-8, b shows fragments of cross-sections of the second (193) part of the biochip (218) for a variant in which, to form the total reaction volume, the multilayer sheet (231) contains through holes (243), the positions of which in the XY coordinates coincide with the position of clusters (242) on the second part (193) of the biochip.

Другой вариант формирования гибридизационного объема приведен на фиг.8,в. В данном варианте вторая часть биочипа содержит углубления (244), в которых размещают кластеры второй группы (242), кластеры первой группы (241) размещают на поверхности первой части (192) биочипа. При использовании прокладок (251), закрепленных непосредственно на поверхности основы биочипа в соответствии с аналогичными вариантами, приведенными на фиг.4 - фиг.6, возможно формировать общие реакционные объемы без формирования углублений (244).Another variant of the formation of the hybridization volume is shown in Fig. 8, c. In this embodiment, the second part of the biochip contains recesses (244) in which the clusters of the second group (242) are placed, the clusters of the first group (241) are placed on the surface of the first part (192) of the biochip. When using gaskets (251), mounted directly on the surface of the base of the biochip in accordance with similar options shown in Figs. 4 - 6, it is possible to form common reaction volumes without forming recesses (244).

На фиг.1,а и фиг.7,а приведены примеры размещения кластеров в рабочих зонах (225, 226), которые имеют квадратную форму, что включает, но не ограничивает вариантов размещения зон и вариантов форм размещения кластеров. Варианты форм рабочих зон могут дополнительно включать прямоугольную, круглую и линейную формы с разными геометрическими размерами и разным количеством размещенных рабочих зон на поверхности биочипа.Figure 1, a and figure 7, a shows examples of the placement of clusters in the working areas (225, 226), which are square in shape, which includes, but does not limit the options for placing zones and options for forms of cluster placement. Variants of the shapes of the working areas may additionally include rectangular, round and linear shapes with different geometric dimensions and a different number of placed working areas on the surface of the biochip.

В границах вспомогательной зоны биочипа размещают идентификаторы, характеризующие параметры индивидуального биочипа. Идентификаторы выполняют в виде отдельных многопараметрических идентификаторов, например штрих-кодов или магнитных лент, и/или дополнительно включают размещение кодовых, цифровых или буквенных идентификаторов, расположенных рядом с кластерами.Identifiers characterizing the parameters of an individual biochip are placed within the boundaries of the auxiliary zone of the biochip. Identifiers are implemented as separate multi-parameter identifiers, for example barcodes or magnetic tapes, and / or additionally include the placement of code, digital or letter identifiers located next to the clusters.

На фиг.1,а приведен пример размещения идентификаторов, размещенных рядом с торцевыми границами первой (192) и второй (193) частей биочипа. Вариант центрального размещения идентификатора (16) и размещение буквенных (249) и цифровых (250) идентификаторов для идентификации соответствующих строк и столбцов, в которых размещены рабочие зоны с кластерами (225, 226), а также введение меток (267), которые можно использовать для привязки изображения кластеров при обработке данных диагностики, приведено на фиг.7,а. Идентификаторы могут быть установлены на поверхность биочипа в виде этикетки с клеящим слоем. Более предпочтительно предварительно нанести графическое изображение идентификатора на поверхности гибкого многослойного листа перед использованием в конструкции биочипа, например, с помощью автоматических графических принтеров.Figure 1a shows an example of the placement of identifiers placed next to the end boundaries of the first (192) and second (193) parts of the biochip. Variant of central placement of identifier (16) and placement of alphabetic (249) and digital (250) identifiers to identify the corresponding rows and columns in which work areas with clusters are located (225, 226), as well as the introduction of labels (267) that can be used to bind the image of the clusters when processing diagnostic data, is shown in Fig.7, a. Identifiers can be installed on the surface of the biochip in the form of a label with an adhesive layer. It is more preferable to pre-apply a graphic image of the identifier on the surface of the flexible multilayer sheet before use in the biochip design, for example, using automatic graphic printers.

Изложенные технические решения позволяют использовать их для формирования устройств, содержащих, по меньшей мере, два индивидуальных биочипа. С этой целью вместо первой и второй частей биочипа используют первый и второй биочипы, располагая их рядом вдоль боковых или торцевых поверхностей и закрепляя относительно друг друга с помощью многослойного листа 231. Возможны другие варианты, например, с использованием четырех биочипов. В данном варианте, используя гибкий многослойный лист, рабочую поверхность первого чипа накладывают на поверхность второго, а поверхность четвертого биочипа накладывают на поверхность третьего биочипа.The stated technical solutions allow using them to form devices containing at least two individual biochips. For this purpose, instead of the first and second parts of the biochip, the first and second biochips are used, placing them side by side along the side or end surfaces and fixing relative to each other using a multilayer sheet 231. Other options are possible, for example, using four biochips. In this embodiment, using a flexible multilayer sheet, the working surface of the first chip is superimposed on the surface of the second, and the surface of the fourth biochip is superimposed on the surface of the third biochip.

При отработке структуры биочипов, в состав конструкции которых входят самоклеящие пленки, было найдено новое и неочевидное решение по отношению к известным вариантам формирования гибридизационных объемов [6, 8]. В известных изобретениях зонды иммобилизуют на поверхности биочипа, выполненного из материала одного типа. В рамках данного изобретения зонды в кластерах первой (241) и в кластерах второй (242) групп (см фиг.1 - фиг.8) могут быть иммобилизованы в рамках рабочих зон первой и второй частей биочипа на поверхности гибкого слоя и/или на поверхности твердой основы. Материал гибкого многослойного листа может отличаться от материала твердой основы биочипа.When developing the structure of biochips, the structure of which includes self-adhesive films, a new and non-obvious solution was found with respect to the known options for the formation of hybridization volumes [6, 8]. In known inventions, probes are immobilized on the surface of a biochip made of the same type of material. In the framework of this invention, probes in the clusters of the first (241) and in the clusters of the second (242) groups (see Fig. 1 - Fig. 8) can be immobilized within the working zones of the first and second parts of the biochip on the surface of the flexible layer and / or on the surface solid foundation. The material of the flexible multilayer sheet may differ from the material of the solid base of the biochip.

С этой целью выбор материала твердой основы и материала многослойного листа осуществляют с учетом возможности модификации одним типом реагента. В процессе исследования свойств материалов было обнаружено, что достаточно широкий перечень материалов, которые можно использовать в качестве твердой основы биочипа и материалов, которые использованы для формирования многослойного листа, могут быть модифицированы аминосиланами.For this purpose, the choice of the material of the solid base and the material of the multilayer sheet is carried out taking into account the possibility of modification by one type of reagent. In the process of studying the properties of materials, it was found that a fairly wide list of materials that can be used as a solid base for a biochip and materials that are used to form a multilayer sheet can be modified with aminosilanes.

Известны методы 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:Known methods for modifying glass substrates using functional organosilicon compounds. At the modification stage, a solution of a compound of 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 a 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- (glycidyloxy) propyltriethoxysilane,

3-(глицидилокси)пропилтриметоксисилан,3- (glycidyloxy) propyltrimethoxysilane,

3-меркаптопропилтриэтоксисилан,3-mercaptopropyltriethoxysilane,

3-меркаптопропилтриметоксисилан,3-mercaptopropyltrimethoxysilane,

3-аминопропилтриэтоксисилан,3-aminopropyltriethoxysilane,

3-аминопропилтриметоксисилан,3-aminopropyltrimethoxysilane,

3-(акрилоилокси)пропилтриэтоксисилан,3- (acryloyloxy) propyltriethoxysilane,

3-(акрилоилокси)пропилтриметоксисилан.3- (acryloyloxy) propyltrimethoxysilane.

В качестве растворителя можно использовать этанол, метанол, пропанол, воду или их комбинации. В ходе процесса вода вызывает гидролиз алкоксигрупп, а полученный продукт реагирует с силанольными группам стекла. Параллельно идет процесс самопроизвольной поликонденсации. В результате с поверхностью подложки силоксановыми мостиками оказывается связанным большое число молекул алкоксисилана, несущее 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 4 часов, предпочтительно 1 час.As a solvent, ethanol, methanol, propanol, water, or combinations thereof can be used. During the process, water causes the hydrolysis of alkoxy groups, and the resulting product reacts with the silanol groups of the glass. In parallel, the process of 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 4 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. Температуру проведения модификации выбирают в пределах от 15 до 70°С. Длительность стадии модификации выбирают от 10 мин до 12 часов, предпочтительно от 20 до 120 минут. Модификация отдельных частей, входящих в состав биочипа, может проводиться предварительно перед сборкой биочипа и поэтому можно использовать достаточно высокую температуру (до 110°С) для предварительной сушки и модификации поверхности элементов (192)-(196) биочипа, выполненных, например, на основе стекла.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 70 ° C. The duration of the modification step is selected from 10 minutes to 12 hours, preferably from 20 to 120 minutes. Modification of the individual parts that make up the biochip can be carried out previously before assembling the biochip, and therefore, a sufficiently high temperature (up to 110 ° C) can be used for preliminary drying and surface modification of elements (192) - (196) of the biochip, made, for example, on the basis of glass.

В то же время указанные агенты для модификации поверхности можно использовать для полимерных твердых носителей. Полимеры не обладают хрупкостью и могут быть изготовлены с помощью разных технологий, включающих, но не ограничивающих, способы штамповки, отливки, механической обработки. Группа используемых полимеров для формирования твердой основы 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 собственной флуоресценции, прозрачен и может составлять основу композитных несущих поверхностей. Поливинилхлорид также позволяет эффективно проводить модификацию поверхности и являться основой для изготовления индивидуальных биочипов.At the same time, these surface modification agents can be used for polymer solid carriers. 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 to form a solid base 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 a lower level of polymethyl methacrylate. fluorescence, transparent and can form the basis of composite bearing surfaces. Polyvinyl chloride also allows for effective surface modification and is the basis for the manufacture of individual biochips.

Таким образом, в рамках данного изобретения, возможно использовать широкий спектр полимеров для создания многослойных листов. Материал, из которого изготавливают гибкий многослойный лист, может быть выполнен из прозрачных или цветных гибких полимеров, полимеров, которые снабжены отражающим слоем, полимеров с малым уровнем собственной флуоресценции, полимеров, способных к модификации поверхности для иммобилизации на ней олигонуклеотидных или белковых зондов.Thus, in the framework of this invention, it is possible to use a wide range of polymers to create multilayer sheets. The material from which the flexible multilayer sheet is made can be made of transparent or colored flexible polymers, polymers that are equipped with a reflective layer, polymers with a low level of intrinsic fluorescence, polymers capable of modifying the surface to immobilize oligonucleotide or protein probes on it.

К таким материалам можно отнести полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и др. Наиболее предпочтительным является полимерный носитель, выполненный из поливинилхрода с нанесенным на него слоем клея. Например, фирма 3М (США) [14] и фирма Orafol Klebetechnik (Германия) выпускают широкий спектр самоклеящихся материалов, выполненных на основе прозрачного, белого и цветного поливинилхлорида (ПВХ) и ПВХ с напыленной отражающей поверхностью.Such materials include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, etc. The most preferred is a polymer carrier made of polyvinyl chloride with a layer of glue applied to it. For example, 3M (USA) [14] and Orafol Klebetechnik (Germany) produce a wide range of self-adhesive materials based on transparent, white and colored polyvinyl chloride (PVC) and PVC with a sprayed reflective surface.

Известно применение ПВХ в качестве конструкционного элемента биочипов, но в известных решениях используют одну функцию ПВХ, например, для создания поверхностного слоя [15] или для применения в качестве клейкой основы для приклеивания внешнего слоя на слайд [11].It is known to use PVC as a structural element of biochips, but in known solutions one function of PVC is used, for example, to create a surface layer [15] or for use as an adhesive base for gluing an outer layer onto a slide [11].

В предлагаемом изобретении техническая задача решается с помощью материалов, которые позволяют исключить термическое расширение и расслоение слоев, в процессе изготовления биочипа. В качестве примера, который включает, но не ограничивает объем изобретения, в качестве материала, из которого выполнены гибкие слои многослойного листа, выбран поливинилхлорид.In the present invention, the technical problem is solved with the help of materials that can eliminate thermal expansion and delamination of the layers in the process of manufacturing a biochip. As an example, which includes, but does not limit the scope of the invention, polyvinyl chloride is selected as the material from which the flexible layers of the multilayer sheet are made.

Неочевидность технического решения дополнительно связана с одновременным использованием всех технологических возможностей ПВХ. Разнообразие известных типов ПВХ позволяет создать биочип с новыми усовершенствованными возможностями.The non-obviousness of the technical solution is additionally associated with the simultaneous use of all the technological capabilities of PVC. A variety of known types of PVC allows you to create a biochip with new advanced features.

К этим возможностям относятся: а) выбор цвета вспомогательной поверхности биочипов для создания цветовой гаммы биочипа, б) применение самоклеящейся пленки с напыленным слоем алюминия в качестве отражающей поверхности или создание отражающей поверхности из слоя алюминия, прикрепленного к поверхности полимера методом тиснения, в) выбор разной толщины слоя ПВХ для регулирования объема реакционной смеси, г) нанесение на поверхность ПВХ модифицирующего слоя для активации поверхности, д) нанесение на внешний слой гибкой основы графического изображения для штрих-кодов или других цифровых или буквенных идентификаторов.These possibilities include: a) choosing the color of the auxiliary surface of the biochips to create the color gamut of the biochip, b) using a self-adhesive film with a sprayed layer of aluminum as a reflective surface or creating a reflective surface from an aluminum layer attached to the polymer surface by embossing, c) different the thickness of the PVC layer to control the volume of the reaction mixture, g) applying a modifying layer to the surface of the PVC to activate the surface, e) applying a graphical flexible base to the outer layer Images for barcodes or other digital or alphabetic identifiers.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Конструктивные элементы биочипа на основе твердого субстрата и гибкого многослойного листа позволяют производить разные конструкции биочипов. Трансформирование поверхности позволяет уменьшить объем анализируемого вещества и снизить стоимости анализов. Конструкция биочипа позволяет проводить, например, процесс гибридизации при минимальном объеме реакционной жидкости в одинаковых условиях, что обеспечивается трансформируемой конструкцией биочипа. Обеспечение защиты поверхности биочипов при их хранении осуществляется за счет установки защитного слоя и прикрепления его краев к несущим поверхностям биочипа или за счет складывания лицом друг к другу рабочих зон симметричных частей биочипа.The structural elements of the biochip based on a solid substrate and a flexible multilayer sheet allow the production of different designs of biochips. Surface transformation allows you to reduce the volume of the analyte and reduce the cost of analysis. The biochip design allows, for example, a hybridization process with a minimum volume of the reaction liquid under the same conditions, which is ensured by the transformable biochip design. The surface protection of biochips during their storage is ensured by installing a protective layer and attaching its edges to the bearing surfaces of the biochip or by folding the working areas of the symmetrical parts of the biochip facing each other.

ЛитератураLiterature

1. Oligonucleotide Microarray Hybridization Chamber Quick Start Guide. Техническое описание фирмы "Aligent Technologies" (15.08.2002).1. Oligonucleotide Microarray Hybridization Chamber Quick Start Guide. Technical description of the company "Aligent Technologies" (08/15/2002).

2. Mainquist J. К. et al. Apparatus and methods to process substrate surface features. US Patent Applic. 20040141887 (July 22, 2004).2. Mainquist J. K. et al. Apparatus and methods to process substrate surface features. US Patent Applic. 20040141887 (July 22, 2004).

3. Tajima H. et al. Reaction vessel and reaction apparatus comprising three-dimensional particle array. US Patent Applic. 20050282182 (December 22, 2005).3. Tajima H. et al. Reaction vessel and reaction apparatus component three-dimensional particle array. US Patent Applic. 20050282182 (December 22, 2005).

4. Hu Q. et al. Multi-array systems and methods of use thereof. US Patent Applic. US Patent Applic.20040248287 (December 9, 2004).4. Hu Q. et al. Multi-array systems and methods of use thereof. US Patent Applic. US Patent Applic. 20040248287 (December 9, 2004).

5. Xing W. et al. Microarray devices having controllable reaction volume. US Patent Applic. 20060141610 (June 29, 2006).5. Xing W. et al. Microarray devices having controllable reaction volume. US Patent Applic. 20060141610 (June 29, 2006).

6. Lee J. et al. Patch for microarray reaction chamber having adhesive means support and two or more adhesive materials. US Patent Applic. 20050136459 (June 23, 2005).6. Lee J. et al. Patch for microarray reaction chamber having adhesive means support and two or more adhesive materials. US Patent Applic. 20050136459 (June 23, 2005).

7. Miyagawa I. et. al. Hybridization method, microarray for hybridization and kit for hybridization. JP Applic. 2005249421 (15.09.2005).7. Miyagawa I. et. al. Hybridization method, microarray for hybridization and kit for hybridization. JP Applic. 2005249421 (09/15/2005).

8. Yin Li-Te et al. Biochip containing reaction wells and method for producing same and use thereof. US Patent Applic.20050106607 (May 19, 2005).8. Yin Li-Te et al. Biochip containing reaction wells and method for producing same and use thereof. US Patent Applic. 20050106607 (May 19, 2005).

9. Agrawal A. et al. Tiled biochips and the methods of making the same. US Patent Applic. 20030224506 (December 4, 2003).9. Agrawal A. et al. Tiled biochips and the methods of making the same. US Patent Applic. 20030224506 (December 4, 2003).

10. Henninger D. et al. Array substrate holder. US Patent Applic. 20020085960 (July 4,2002).10. Henninger D. et al. Array substrate holder. US Patent Applic. 20020085960 (July 4,2002).

11. Lebrun S. J. Substrate chemistry for protein immobilization on a rigid support. US Patent Applic. 20040063220 (April 1, 2004).11. Lebrun S. J. Substrate chemistry for protein immobilization on a rigid support. US Patent Applic. 20040063220 (April 1, 2004).

12. 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 RU 2265668 (2005.12.10).12. 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 RU 2265668 (2005.12.10).

13. Зарытова В.Ф. и др. Способ получения ДНК-чипов. Патент RU 2236467 (2004.09.20).13. Zarytova V.F. et al. A method for producing DNA chips. Patent RU 2236467 (2004.09.20).

14. Техническое описание фирмы «Minnesota Mining and Manufacturing» (3M), (http://multimedia.mmm.com).14. Technical description of the company Minnesota Mining and Manufacturing (3M), (http://multimedia.mmm.com).

15. Solomon К. et al. Composite microarray slides US Patent Applic. 20030219816 (November 27, 2003).15. Solomon K. et al. Composite microarray slides US Patent Applic. 20030219816 (November 27, 2003).

Claims

1. A biochip for diagnostics in the field of medicine, biotechnology, environmental protection, the food industry, containing a solid carrier having working areas with clusters containing probes, and an identifier, characterized in that the solid carrier consists of two parts interconnected by means of a flexible a multilayer sheet fixed on their surface with an adhesive layer, and clusters with probes are symmetrically relative to the longitudinal or transverse axis of the carrier on the multilayer flexible sheet and / or on the surface a solid support, in this case, the flexible multilayer sheet ensures when it is bent that the clusters are combined with the probes located on the first and second parts of the carrier and the reaction volumes are formed either using through holes made in the multilayer flexible sheet, the arrangement of which coincides with the location of the clusters, or using gaskets fixed at the edges of a multilayer flexible sheet and provided with an adhesive layer.

2. The biochip according to claim 1, characterized in that the identifier is made in the form of a graphic image on the surface of a multilayer sheet, in the form of a label with an adhesive layer, a magnetic tape, or a combination thereof.

3. The biochip according to claim 2, characterized in that the identifier is made in the form of a bar code.

4. The biochip according to claim 1, characterized in that it further comprises a lid that closes the reaction volume.

5. The biochip according to claim 1, characterized in that in the transport position it further comprises a protective layer that is removably attached to the adhesive surface of the gaskets.