WO2001025759A1 - Verfahren und einrichtung zur bestimmung von substanzen, wie z.b. dna-sequenzen, in einer probe - Google Patents

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WO2001025759A1
WO2001025759A1 PCT/EP2000/007482 EP0007482W WO0125759A1 WO 2001025759 A1 WO2001025759 A1 WO 2001025759A1 EP 0007482 W EP0007482 W EP 0007482W WO 0125759 A1 WO0125759 A1 WO 0125759A1
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excitation light
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light
planar
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Albrecht Brandenburg
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides

Definitions

  • Method and device for determining substances e.g. DNA sequences in a sample
  • the invention relates to a method and a device for determining substances, e.g. DNA sequences, in a sample, the substances with measuring points, which by complementary agents reacting with the substances, such as e.g. complementary DNA single strands are formed, brought into contact and a fluorescent light is generated under irradiation of excitation light, in particular laser light, which is evaluated by a detection device.
  • substances e.g. DNA sequences
  • measuring points which by complementary agents reacting with the substances, such as e.g. complementary DNA single strands are formed, brought into contact and a fluorescent light is generated under irradiation of excitation light, in particular laser light, which is evaluated by a detection device.
  • biochips for the determination of substances in samples, in particular for the determination of certain DNA sequences in a sample.
  • These form planar substrate carriers, on the surface of which a large number of measuring points, e.g. formed by nucleic acids (complementary DNA single strands) are immobilized, this chip surface being brought into contact with a sample containing the DNA sequences as substances to be analyzed and the sample containing the nucleic acids to be analyzed. Since each single strand of a nucleic acid molecule forms a bond with its complementary strand, which is referred to as hybridization, after checking the individual measuring points with regard to the connection of sample molecules, a statement is made about the DNA sequences present in the sample.
  • One of the advantages of biochip analysis is that up to several thousand hybridization events can be carried out and detected in parallel on one biochip.
  • an analyzer for evaluating the biochip is required, which also achieves high detection sensitivity with high spatial resolution. Since the least possible effort should be made in sample pretreatment, a ring number of hybridized molecules can still be reliably recognized at the individual measuring points.
  • the evaluation problem is e.g. from WO 96/35940 clearly, in which a plurality of zonar waveguides are used on a common substrate and the sensors are arranged in certain distribution patterns (see FIG. 3, FIG. 5).
  • the present invention aims at a considerable simplification in the construction of the reaction carrier, e.g. a biochip, as well as in the associated analysis device (optical detector).
  • biochip readers work according to the scanning principle.
  • the excitation light to excite the fluorescence scans the surface serially.
  • Either the biochip is moved quickly with a fixed light beam or a galvano scanner is used, at least for one direction of movement, with which the light beam is deflected.
  • the light emitted by the fluorochromes is then detected using a sensitive photo detector, such as a photo multiplier.
  • a sensitive photo detector such as a photo multiplier.
  • Such devices are designed as laboratory measuring systems for applications in molecular biological research.
  • the detection limit is in the range of a few molecules per ⁇ m 2 up to approx. 100 ⁇ m 2 .
  • the scanning times are approx. 2 to 4 minutes.
  • the known measuring devices have in common that they evaluate the biochip (alone) after hybridization has been completed. An in-situ detection of the reaction (hybridization) between the DNA sequences in the sample and the complementary DNA single strands on the biochip is not possible.
  • Irradiation of the excitation light through the flow cell or from the underside of the biochip would produce a very high background intensity due to the excitation of fluorochromes in the sample and thus make the evaluation of the reaction on the top of the biochip, which must take place with high spatial resolution, considerably more difficult or make it impossible.
  • the invention is therefore based on the object of improving a method and a device of the type mentioned in such a way that a precise detection of substances in a sample can be carried out in a simple manner and without high demands on sample pretreatment with the aid of a reaction carrier with high spatial resolution.
  • This object is achieved according to the invention by a method of the type mentioned in the introduction, in which the substances are brought into contact with measuring points on a planar optical waveguide of a reaction carrier, in particular a biochip, these measuring points being formed by complementary agents which react with the substances and which are immobilized there and the excitation of fluorescent dyes bound to the substances and / or complementary agents for the emission of fluorescent light by the evanescent field of the excitation light coupled into the planar optical waveguide takes place, the fluorescence light being detected in the vicinity of the reaction carrier or the excitation light from the surroundings of the reaction carrier illuminates the latter and, in the latter case, the fluorescent light located in the region of the evanescent field of the excitation light, emitted by the fluo bound to the surface of the planar optical waveguide - resected substances are coupled into the optical waveguide and guided in it and passed to a detector.
  • Such a method enables a very simple design of the reaction carrier, in particular biochips, by coating a transparent body with a highly refractive planar waveguide layer and allows a simple analysis device, in which e.g. a flow cell containing the sample (or a cuvette or other stationary sample body) is brought into sealing surface contact with the reaction support, in particular a biochip, the surface of which is at least essentially designed as a planar waveguide and the excitation light which is at one end of the planar waveguide therein is coupled in, the fluorescent light excited by the evanescent field of the excitation light being detected through the transparent carrier body on the side of the reaction carrier or biochip opposite the planar waveguide and the flow cell by imaging optics, preferably containing a filter, and an associated spatially resolving detector, for example a photo multiplier or a CCD camera for reading out the reaction medium, in particular biochips, is supplied.
  • imaging optics preferably containing a filter, and an associated spatially resolving detector, for example
  • all measuring points on the top of the planar waveguide of the reaction carrier or biochip are simultaneously caused by the evanescent field of the excitation light coupled into the planar optical waveguide for fluorescent light emission in connection with a reaction between the immobilized agents on the chip surface, e.g. DNA single strands and the substances to be detected in the sample, e.g. the DNA sequences.
  • the immobilized agents on the chip surface e.g. DNA single strands and the substances to be detected in the sample, e.g. the DNA sequences.
  • the excitation light can also come from the surroundings, for example the opposite side of the reaction carrier, such as, for example, biochips, through a transparent section thereof into the waveguide in the possible reaction area between the agents forming the measuring points on the surface of the planar waveguide and the sub- punched in the sample, although all, ie also the dissolved and the bound fluorochromes are excited to fluorescence by the excitation light, but only the fluorescent light emitted by the fluorochromes bound near the surface of the planar optical waveguide is coupled into the planar optical waveguide and into the planar optical waveguide is coupled in and the fluorescent light guided in the planar waveguide is read out on at least one side of the optical waveguide, for example via imaging optics containing a filter, and is fed, for example, to a photo multiplier as a detector.
  • a detector could also be coupled to the end face of the optical waveguide (without imaging optics).
  • a detector could also be coupled directly to the end face (
  • a linear measurement of the measuring points is carried out while moving the reaction carrier or biochip or the irradiated excitation light relative to one another.
  • the reaction carrier in particular the biochip, has a planar optical waveguide on its top, on which measuring points with complementary agents are located, the high-refractive index layer of the planar waveguide preferably being present extends on a transparent body and the complementary agents are provided in order to interact with substances in a sample which can be applied to the planar waveguide, and wherein excitation light for simultaneous excitation of the measurement points either in the planar optical waveguide for excitation of fluorescent light is coupled in and guided in this, the fluorescent light excited by the evanescent field of the coupled excitation light preferably an evaluation optics in the vicinity of the planar waveguide, in particular on the opposite side of the reaction carrier and one with di eser connected spatially resolving detector is supplied, or wherein the planar optical waveguide is irradiated with the excitation light and that in the region of Evanescent field emitted fluorescent light of the fluorochromes, which are binding near the surface of the wave
  • the essence of the invention is that the excitation of the bound fluorochromes, which signal the presence of the substance to be detected, for the emission of fluorescent light either through the evanescent field of the excitation light coupled into the planar optical waveguide and carried in this, the emitted fluorescent light then either above o - which is detected below the planar optical waveguide, possibly via an evaluation lens and a filter by a spatially resolving detector, or, conversely, the excitation of the bound fluorochromes for the emission of fluorescent light by freely in the direction of the measuring field from the surroundings of the optical waveguide onto this radiated excitation light (whereby all fluorochromes - including those that are not bound - are excited), but only then does the fluorescent light of the bound fluorochromes, which lies in the region of the evanescent field of the excitation light, enter the planar n optical waveguide is coupled in and then the fluorescent light is guided and a detection is fed either via evaluation optics or directly at the end of the planar optical waveguide,
  • the invention enables a simple “in situ” reading of reaction carriers, in particular of biochips, for the detection of DNA sequences which combine (hybridize) with complementary DNA single strands immobilized on the surface of the biochip, ie the planar waveguide , whereby the excitation of the bound fluorochromes by the evanescent field of the excitation light leads to increased evaluation reliability and reliability and sensitivity of the detection.
  • FIG. 1a shows a biochip in a schematic perspective view
  • FIG. 1 b shows a section of the biochip according to FIG. 1 a for a measuring point of a surface with immobilized DNA single strands
  • FIG. 1 c shows a schematic illustration of the addition of the sample with the DNA sequences to be analyzed to the measuring point according to FIG. 1 a and illustration of the complementary interaction between the immobilized DNA single strands according to FIG. 1 b and the DNA sequences contained in the sample (hybridization)
  • Fig. 2 is a schematic representation of a planar waveguide
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a measuring or analysis device for reading out a biochip according to a first exemplary embodiment
  • Fig. 4 is a schematic representation of a device for reading a biochip according to another embodiment.
  • the design and the reading out of a biochip is chosen, such as that for the analysis of DNA sequences that are in a sample and for the analysis of the nucleic acids with a surface of a biochip are used
  • Such a biochip 1 is shown in a schematic representation in FIG. 1 a, which forms a small plate, on the surface of which a large number of nucleic acids 11 are immobilized in individual measuring points 10.
  • FIG. 1 a which forms a small plate, on the surface of which a large number of nucleic acids 11 are immobilized in individual measuring points 10.
  • the nucleic acids to be analyzed of the sample to be examined are denoted by 12 and an arrow indicates that they are brought into contact with the complementary nucleic acids 11, which are located at the measuring point 10, since each single strand of a nucleic acid Remolecule 11 with its complementary strand 12 (see FIG.
  • the biochip 1 schematically illustrates the formation of the biochip 1, consisting of a transparent base body 1a and a planar light guide 1b, which forms the highly refractive, light-guiding layer on the transparent substrate 1a
  • the measuring points 10, formed by the complementary DNA single strands 11, are located on the upper side of the optical waveguide 1b
  • the DNA sequences 12 to be detected in the sample are marked with fluorochromes, ie fluorescent dyes, so that whenever these hybridize with the complementary DNA strand 11 immobilized on the planar optical waveguide 1b, this hybridization is marked on the surface of the planar optical waveguide 1 b.
  • the fluorochromes thus bound are e.g. excited by the evanescent field of excitation light guided in the planar optical waveguide 1b to emit fluorescent light. Since the intensity of the evanescent field has dropped to half the value on the surface of the waveguide at a distance of approx. 50 nm, the fluorescent dyes bound to the surface are detected almost exclusively.
  • the intensity distribution of the guided light is denoted by 2 in FIG. 2.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a device for reading out a biochip 1 which has a configuration as shown in FIG. 2.
  • the biochip 1 in turn consists of the transparent substrate 1a and the high-index coating applied to the substrate as a planar optical waveguide 1b. The edges 1c of the biochip 1 remain outside the waveguide structure.
  • the optical waveguide carries a field of measuring points 10 and the excitation light 4 is coupled into the optical waveguide 1b via a coupling grating 5 and guided in this.
  • the measuring points 10 are designed as was explained with reference to FIGS. 1 b and 2.
  • For the analysis of DNA nucleic acids in a be this sample here, for example, in a flow cell 6 and passed through this, as indicated by the flow arrows 6a, 6b.
  • the flow cell 6 is placed on the optical waveguide 1b in a sealed manner and surrounds the measuring field with the measuring points 10 in a frame-like and fluid-tight manner, so that the sample can interact with all measuring points 10 for possible hybridization.
  • the fluorescence radiation 7 excited by the evanescent field of the excitation light is detected, for example, by means of imaging optics 8 in connection with a filter (not shown here) and a spatially resolving detector 9, such as a DDC camera or a photo multiplayer.
  • the detection can also be carried out by emitting the fluorescent light upwards above the waveguide 1b.
  • the excitation light emitted by a laser beam source is preferably guided via a deflection unit 14 to a deflection mirror 5 and from there into the waveguide 1 b in the region of the measuring field of the measuring points 10, at which e.g. the flow cell 6 is located.
  • a two-axis relative movement between the excitation light beam and the biochip takes place with a scanning device.
  • the planar waveguide 1b separates bound and dissolved fluorochromes, since only the fluorescent light 7 emitted in the area of the evanescent field of the excitation light 4 is also coupled into the planar waveguide 1b and then detected.
  • the dissolved fluorochromes do not generate any background intensity, since this light is not led to the detection device, but only the fluorescent light of the bound fluorochromes, which is guided in the planar waveguide 1b.
  • the flow arrows 6a, 6b in turn indicate the sample flow through the flow cell 6, while the imaging optics 8 with filter are shown following the planar optical waveguide 1b, a photo multiplier being used here as the position-resolving detector.
  • the biochip 1 Since in this embodiment a line-by-line reading must take place, the biochip 1 is moved accordingly in the direction of arrow A, as indicated.
  • a detection device with evaluation optics, filter and photo multiplier can also be provided on the other side of the waveguide for detecting the fluorescent light emerging from the optical waveguide 1b on the other side, or the detector can be coupled directly to the edge of the optical waveguide 1b ,
  • a glass plate, which itself forms the reaction carrier and at the same time planar optical waveguide, can also be used directly as the optical waveguide.
  • a separate coating of a substrate forming the optical waveguide can be omitted.
  • the solution according to the invention permits real-time measurement and evaluation of biochips or also of other reaction carriers, on the upper side of which is coated with a planar waveguide, reactions of substances in samples are effected by reaction.
  • the invention relates to a method and a device for determining substances, e.g. DNA sequences, in a sample, at the same time as a reaction of the substances to be analyzed contained in the sample with complementary agents on a reaction support, the same is excited for fluorescence by means of the evanescent field of an excitation light and the reaction support on its top side is a planar optical waveguide on which the immobilized complementary agents are located and either the excitation light or the fluorescent light excited by the evanescent field thereof are guided in the planar optical waveguide on the top of the reaction support, the fluorescent light preferably being fed to one of the imaging optics.
  • substances e.g. DNA sequences

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung von Substanzen, wie z.B. DNA-Sequenzen, in einer Probe, wobei gleichzeitig zu einer Reaktion der in der Probe enthaltenen, zu analysierenden Substanzen mit Komplementär-Agenzien auf einem Reaktionsträger eine Anregung derselben zur Fluoreszenz mittels des evaneszenten Feldes eines Anregungslichtes erfolgt und der Reaktionsträger auf seiner Oberseite einen planaren Lichtwellenleiter aufweist, auf dem sich die immobilisierten Komplementär-Agenzien befinden und entweder das Anregungslicht oder das durch das evaneszente Feld desselben angeregte Fluoreszenzlicht in dem planaren Lichtwellenleiter auf der Oberseite des Reaktionsträgers geführt werden, wobei das Fluoreszenzlicht über eine Abbildungsoptik einem ortsauflösenden Detektor zugeführt ist.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung von Substanzen, wie z.B. DNA-Sequenzen, in einer Probe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung von Substanzen, wie z.B. DNA-Sequenzen, in einer Probe, wobei die Substanzen mit Meßpunkten, die durch mit den Substanzen reagierenden Komplementär- Agenzien, wie z.B. komplementären DNA-Einzelsträngen, gebildet werden, in Kontakt gebracht werden und unter Einstrahlung von Anregungslicht, insbesondere Laserlicht, ein Fluoreszenzlicht erzeugt wird, das über eine Erfassungseinrichtung ausgewertet wird.
Zur Bestimmung von Substanzen in Proben, insbesondere zur Feststellung bestimmter DNA-Sequenzen in einer Probe, ist die Verwendung von Biochips bekannt. Diese bilden planare Substaπzträger, auf deren Oberfläche eine Vielzahl von Meßpunkten, z.B. gebildet durch Nukleinsäuren (komplementäre DNA- Einzelstränge) immobilisiert sind, wobei diese Chipoberfläche mit einer die DNA- Sequenzen als zu analysierende Substanzen enthaltenden Probe in Kontakt gebracht werden und die Probe die zu analysierenden Nukleinsäuren enthält. Da jeder Einzelstrang eines Nukleinsäure-Moleküls mit seinem komplementären Strang eine Bindung eingeht, die als Hybridisierung bezeichnet wird, erhält man nach Prüfung der einzelnen Meßpunkte hinsichtlich der Anbindung von Probenmolekülen eine Aussage über die in der Probe vorhandenen DNA-Sequenzen. Einer der Vorteile der Biochip-Analytik besteht darin, daß bis zu einigen tausend Hybridisierungsereignissen parallel auf einem Biochip durchgeführt und detektiert werden können.
Entsprechend der Parallelität der Hybridisierungsereignisse ist ein Analysator zur Auswertung des Biochips erforderlich, der bei hoher Ortsauflösung eine ebenfalls hohe Nachweisempfindlichkeit erreicht. Da ein möglichst geringer Aufwand bei der Probenvorbehandlung getrieben werden soll, muß außerdem auch eine ge- ringe Zahl von hybridisierten Molekülen an den einzelnen Meßpunkten noch zuverlässig erkannt werden.
Die Auswertungsproblematik wird z.B. aus der WO 96/35940 deutlich, bei der auf einem gemeinsamen Substrat eine Mehrzahl von zonaren Wellenleitern verwendet werden und die Sensoren in bestimmten Verteilungsmustern angeordnet sind (s. Fig. 3, Fig. 5).
Die vorliegende Erfindung zielt demgegenüber auf eine beträchtliche Vereinfachung im Aufbau des Reaktionsträgers, wie z.B. eines Biochips, sowie in der zugehörigen Analysevorrichtung (optischer Detektor) ab.
Kommerziell erhältliche Biochip-Reader arbeiten nach dem Scanning-Prinzip. Das Anregungslicht zur Anregung der Fluoreszenz tastet hierbei die Oberfläche seriell ab. Entweder wird bei feststehendem Lichtstrahl der Biochip schnell bewegt oder es wird, zumindest für eine Bewegungsrichtung, ein Galvano-Scanner eingesetzt, mit dem der Lichtstrahl abgelenkt wird. Das von den Fluorochromen emittierte Licht wird dann mit einem empfindlichen Fotodetektor, z.B. einem Foto- Multiplier, nachgewiesen. Derartige Geräte sind als Labormeßsysteme für Anwendungen in der molekularbiologischen Forschung ausgelegt. Das Detektions- limit liegt im Bereich von wenigen Molekülen pro μm2 bis zu ca. 100 μm2. Die Scannzeiten liegen bei ca. 2 bis 4 Minuten.
Den bekannten Meßgeräten ist gemeinsam, daß sie den Biochip (allein) nach abgeschlossener Hybridisierung auswerten. Eine in-situ-Erfassung der Reaktion (Hybridisierung) zwischen den DNA-Sequenzen in der Probe und den komplementären DNA-Einzelsträngen auf dem Biochip ist dabei nicht möglich.
Für eine Reihe von Anwendungen ist es aber auch interessant, den zeitlichen Verlauf der Hybridisierung direkt zu beobachten. Dies ist mit den vorerläuterten, im praktischen Einsatz befindlichen Geräten nicht möglich, da in allen Fällen die an der Oberfläche gebundenen Fluorochrome von der Chipoberseite beleuchtet werden. Die Echtzeit-Messung erfordert im Gegensatz dazu eine Detektion in Anwesenheit der Probe. Die Probe mit den Substanzen, insbesondere DNA- Sequenzen (es sind aber auch andere biologische oder chemische Substanzen in gleicher Weise durch Beobachtung der Reaktion mit Komplementär-Agenzien auf dem Reaktionsträger nachweisbar) kann sich z.B. in einer Flußzelle auf der Oberseite des Biochips befinden.
Eine Einstrahlung des Anregungslichtes durch die Flußzelle hindurch oder von der Unterseite des Biochips her würde wegen der Anregung von Fluorochromen in der Probe eine sehr hohe Untergrundintensität erzeugen und damit die Auswertung der Reaktion auf der Oberseite des Biochips, die mit hoher Ortsauflösung erfolgen muß, beträchtlich erschweren oder gar unmöglich machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern derart, daß in einfacher Weise und ohne hohe Anforderungen an die Probenvorbehandlung eine präzise Detektion von Substanzen in einer Probe mit Hilfe eines Reaktionsträgers mit hoher Ortsauflösung erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Substanzen mit Meßpunkten auf einem planaren Lichtwellenleiter eines Reaktionsträgers, insbesondere eines Biochips, in Kontakt gebracht werden, wobei diese Meßpunkte durch mit den Substanzen reagierende Komplementär-Agenzien gebildet sind, die dort immobilisiert sind und wobei die Anregung von an die Substanzen und/oder Komplementär-Agenzien gebundenen, fluoreszierenden Farbstoffen zur Emission von Fluoreszenzlicht durch das evaneszente Feld des in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelten Anregungslichtes erfolgt, wobei eine Detektion des Fluoreszenzlichtes in der Umgebung des Reaktionsträgers erfolgt oder das Anregungslicht aus der Umgebung des Reaktionsträgers diesen beleuchtet und im letzteren Falle das im Bereich des Evaneszentfeldes des Anregungslichtes befindliche Fluoreszenzlicht, emittiert von den an der Oberfläche des planaren Lichtwellenleiters gebundenen fluo- reszierenden Stoffen in den Lichtwellenleiter eingekoppelt und in diesem geführt sowie zu einem Detektor geleitet wird.
Ein solches Verfahren ermöglicht eine sehr einfache Auslegung des Reaktionsträgers, insbesondere Biochips, durch Beschichten eines transparenten Körpers mit einer hochbrechenden planaren Wellenleiterschicht und gestattet eine einfache Analysevorrichtung, bei der z.B. eine die Probe enthaltende Flußzelle (oder eine Küvette oder sonstiger stationärer Probenkörper) in abdichtenden Oberflächenkontakt mit dem Reaktionsträger, insbesondere Biochip, gebracht wird, dessen Oberfläche zumindest im wesentlichen als planarer Wellenleiter ausgebildet ist und das Anregungslicht, das an einem Ende des planaren Wellenleiters in diesen eingekoppelt wird, führt, wobei das vom evaneszenten Feld des Anregungslichtes angeregte Fluoreszenzlicht durch den transparenten Trägerkörper hindurch an der dem planaren Wellenleiter und der Flußzelle gegenüberliegenden Seite des Reaktionsträgers bzw. Biochips durch eine, vorzugsweise einen Filter enthaltende Abbildungsoptik erfaßt und einem zugehörigen ortsauflösenden Detektor, z.B. einem Foto-Multiplier oder einer CCD-Kamera zum Auslesen des Reaktionsträgers, insbesondere Biochips, zugeführt wird.
Hierbei werden sämtliche Meßpunkte auf der Oberseite des planaren Wellenleiters des Reaktionsträgers bzw. Biochips gleichzeitig durch das evaneszente Feld des in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelten Anregungslichtes zur Fluoreszenzlichtemission in Verbindung mit einer Reaktion zwischen den immobilisierten Agenzien auf der Chip-Oberfläche, wie z.B. DNA-Einzelsträngen und den nachzuweisenden Substanzen in der Probe, wie z.B. den DNA-Sequenzen, angeregt.
In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Anregungslicht auch von der Umgebung, z.B. der Gegenseite des Reaktionsträgers, wie z.B. Biochips, her durch einen transparenten Abschnitt desselben in den Wellenleiter im möglichen Reaktionsbereich zwischen den die Meßpunkte bildenden Agenzien auf der Oberfläche des planaren Wellenleiters und den Sub- stanzen in der Probe eingestrahlt werden, wobei zwar alle, d.h. auch die gelösten und die gebundenen Fluorochrome durch das Anregungslicht zur Fluoreszenz angeregt werden, jedoch nur das von den nahe der Oberfläche des planaren Lichtwellenleiters gebundenen Fluorochromen emittierte Fluoreszenzlicht in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelt wird und in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelt wird und das in dem planaren Wellenleiter geführte Fluoreszenzlicht an zumindest einer Seite des Lichtwellenleiters z.B. über eine einen Filter enthaltende Abbildungsoptik ausgelesen und z.B. einem Foto-Multiplier als Detektor zugeführt wird. Es könnte jedoch auch ein Detektor mit der Endfläche des Lichtwellenleiters (ohne Abbildungsoptik) gekoppelt werden. Es könnte jedoch auch ein Detektor direkt mit der Endfläche (Chipkante) gekoppelt werden, vorzugsweise unter Vermittlung eines Interferenzfilters.
In diesem Fall wird eine linienmäßige Erfassung der Meßpunkte (Scannen durch eine Scanneinrichtung) unter Bewegung des Reaktionsträgers bzw. Biochips bzw. des eingestrahlten Anregungslichtes relativ zueinander vorgenommen.
Die vorgenannte Aufgabe wird ferner durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Reaktionsträger, insbesondere Biochip, an seiner Oberseite einen planaren Lichtwellenleiter, auf dem sich Meßpunkte mit Komplementär-Agenzien befinden, aufweist, wobei sich die hochbrechende Schicht des planaren Wellenleiters vorzugsweise auf einem transparenten Körper erstreckt und die Komplementär-Agenzien vorgesehen sind, um mit Substanzen in einer Probe, die auf den planaren Wellenleiter aufbringbar ist, in Interaktion zu treten, und wobei Anregungslicht zur gleichzeitigen Anregung der Meßpunkte entweder in den planaren Lichtwellenleiter zur Anregung von Fluoreszenzlicht eingekoppelt und in diesem geführt wird, wobei das durch das evaneszente Feld des eingekoppelten Anregungslichtes angeregte Fluoreszenzlicht vorzugsweise einer Auswerteoptik in der Umgebung des planaren Wellenleiters, insbesondere an der gegenüberliegenden Seite des Reaktionsträgers sowie einem mit dieser verbundenen ortsauflösenden Detektor zugeführt ist, oder wobei der planare Lichtwellenleiter mit dem Anregungslicht bestrahlt wird und das im Bereich des Evaneszentfeldes emittierte Fluoreszenzlicht der nahe der Oberfläche des Wellenleiters verbindlichen Fluorochrome in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelt und in diesem geführt sowie einer an diesen angeschlossenen Erfassungseinrichtung, z.B. über eine Auswerteoptik und einen Detektor erfaßbar ist.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Anregung der gebundenen, die Anwesenheit der zu detektierenden Substanz signalisierenden Fluorochrome zur Emission von Fluoreszenzlicht entweder durch das Evaneszentfeld des in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelten und in diesem geführten Anregungslichtes erfolgt, wobei das emittierte Fluoreszenzlicht dann entweder oberhalb o- der unterhalb des planaren Lichtwellenleiters, gegebenenfalls über eine Auswerteoptik und einen Filter durch einen ortsauflösenden Detektor erfaßt wird oder a- ber in umgekehrter Weise die Anregung der gebundenen Fluorochrome zur E- mission von Fluoreszenzlicht durch frei in Richtung auf das Meßfeld aus der Umgebung des Lichtwellenleiters auf diesen gestrahltes Anregungslicht erfolgt (wobei sämtliche Fluorochrome - auch die nicht gebundenen - angeregt werden), jedoch nur dann das Fluoreszenzlicht der gebundenen Fluorochrome, das im Bereich des Evaneszentfeldes des Anregungslichtes liegt, in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelt und in diesem dann das Fluoreszenzlicht geführt und einer Detektion entweder über eine Auswerteoptik oder auch direkt am Ende des planaren Lichtwellenleiters zugeführt wird, wobei eine Scanneinrichtung vorgesehen ist, um eine Relativbewegung zwischen dem Anregungslichtstrahl und den Meßpunkten in zwei Achsen hervorzurufen.
Die eine Methode ist praktisch die Umkehrung der anderen, da entweder das Anregungslicht in dem planaren Lichtwellenleiter geführt wird oder das emittierte Fluoreszenzlicht der gebundenen Fluorochrome in dem planaren Lichtwellenleiter geführt wird.
Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den übrigen Unteransprüchen dargelegt. Durch die Erfindung ist eine einfache „in-situ„-Auslesung von Reaktionsträgern, insbesondere von Biochips zur Erfassung von DNA-Sequenzen, die mit auf der Oberfläche des Biochips, d.h. des planare Wellenleiters immobilisierten komple- menären DNA-Einzelsträngen kombinieren (hybridisieren) möglich, wobei die Anregung der gebundenen Fluorochome durch das evaneszente Feld des Anregungslichtes zu einer erhöhten Auswertesicherheit und Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit der Detektion führt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehören Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1a einen Biochip in schematischer perspektivischer Darstellung,
Fig. 1 b einen Ausschnitt des Biochips nach Fig. 1 a für einen Meßpunkt einer Oberfläche mit immobilisierten DNA-Einzelsträngen,
Fig. 1 c eine schematische Darstellung der Zugabe der Probe mit den zu analysierenden DNA-Sequenzen zu dem Meßpunkt nach Fig. 1a und Darstellung der komplementären Interaktion zwischen den immobilisierten DNA-Einzelsträngen nach Fig. 1 b und den in der Probe enthaltenen DNA-Sequenzen (Hybridisierung),
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines planaren Wellenleiters mit
Intensitätsverteilung des geführten Lichtes sowie auf dessen Oberfläche befindlichen immobilisierten DNA-Einzelsträngen,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Meß- oder Analyseeinrichtung zum Auslesen eines Biochips nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Auslesen eines Biochips nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Als Ausfuhrungsbeispiel des Verfahrens und der Einrichtung, die den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bilden, wird die Gestaltung und das Auslesen eines Biochips gewählt, wie er für die Analyse von DNA-Sequenzen, die sich in einer Probe befinden und zur Analyse der Nukleinsäuren mit einer Oberflache eines Biochips in Kontakt gebracht werden, verwendet wird
Selbstverständlich ist dies nur ein Ausfuhrungsbeispiel und können hier auch andere molekularbiologische, biologische und/oder chemische Substanzen, wie z B Gene und Antikörper detektiert werden
In Fig 1a ist in schematischer Darstellung ein solcher Biochip 1 gezeigt, der ein kleines Plattchen bildet, auf dessen Oberflache eine Vielzahl von Nukleinsäuren 11 in einzelnen Meßpunkten 10 immobilisiert sind An jedem einzelnen Meßpunkt 10 befindet sich ein Oligonukleotid mit einer definierten Basensequenz Dies ist in Fig 1 b dargestellt In Fig 1c sind die zu analysierenden Nukleinsäuren der zu untersuchenden Probe mit 12 bezeichnet und durch einen Pfeil ist angedeutet, daß diese in Kontakt gebracht werden, mit den komplementären Nukleinsäuren 11 , die sich im Meßpunkt 10 befinden Da jeder Einzelstrang eines Nukleinsau- remolekuls 11 mit seinem komplementären Strang 12 (s Fig 1b) eine Bindung eingeht (Hybridisierung), erhalt man nach Prüfung der einzelnen Meßpunkte 10 hinsichtlich der Anbindung von Probenmolekulen 12 eine Aussage über die in der Probe vorhandenen DNA-Sequenzen 12 Die hybridisierten DNA-Sequenzen sind in Fig 1c mit 13 bezeichnet
Fig 2 verdeutlicht schematisch die Ausbildung des Biochips 1, bestehend aus einem transparenten Grundkorper 1a und einem planaren Lichtleiter 1b, der die hochbrechende, lichtleitende Schicht auf dem transparenten Substrat 1a bildet
In dieser Darstellung ist die Einkopplungsvorπchtung für das geführte Anre- gungs cht nicht gezeigt Auf der Oberseite des Lichtwellenleiters 1 b befinden sich die Meßpunkte 10, gebildet durch die komplementären DNA-Einzelstrange 11 Die zu detektierenden DNA-Sequenzen 12 der Probe sind mit Fluorochromen, d.h. fluoreszierenden Farbstoffen, markiert, so daß immer dann, wenn diese mit dem auf dem planaren Lichtwellenleiter 1 b immobilisierten, komplementären DNA-Strang 11 hybridisieren, eine Markierung dieser Hybridisierung auf der Oberfläche des planaren Lichtwellenleiters 1 b erfolgt.
Es ist jedoch auch möglich, die immobilisierten komplementären Einzelstränge 11 , die den Meßpunkt 10 bilden, fluoreszenzfarblich zu markieren. Nach Hybridisierung werden die so gebundenen Fluorochromen z.B. durch das evaneszente Feld von in dem planaren Lichtwellenleiter 1 b geführten Anregungslicht zur E- mission von Fluoreszenzlicht angeregt. Da die Intensität des Evaneszentfeldes in einem Abstand von ca. 50 nm auf die Hälfte des Wertes an der Wellenleiteroberfläche abgefallen ist, werden nahezu ausschließlich die an der Oberfläche angebundenen Fluoreszenzfarbstoffe nachgewiesen. Die Intensitätsverteilung des geführten Lichtes ist in Fig. 2 mit 2 bezeichnet.
Es sind jedoch auch stationäre Substanzbereitstellungen in Küvetten oder Probenbehältern möglich.
Mit der Anregung der Meßpunkte 10 durch Einkopplung von Anregungslicht in den planaren Lichtwellenleiter 1 b gemäß Fig. 2 wird eine gleichzeitige Anregung sämtlicher Meßpunkte 10 erreicht.
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung zum Auslesen eines Biochips 1 , der eine Konfiguration aufweist, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Der Biochip 1 besteht wiederum aus dem transparenten Substrat 1a und der auf das Substrat aufgebrachten hochbrechenden Beschichtung als planarer Lichtwellenleiter 1b. Die Ränder 1c des Biochips 1 bleiben außerhalb der Wellenleiterstruktur. Der Lichtwellenleiter trägt ein Feld von Meßpunkten 10 und das Anregungslicht 4 wird über ein Koppelgitter 5 in den Lichtwellenleiter 1 b eingekoppelt und in diesem geführt. Die Meßpunkte 10 sind so ausgebildet, wie dies anhand der Fig. 1 b und Fig. 2 erläutert wurde. Zur Analyse von DNA-Nukleinsäuren in einer Pro- be wird diese Probe hier beispielsweise in einer Flußzelle 6 und durch diese hindurchgeführt, wie dies durch die Strömungspfeile 6a, 6b angedeutet ist. Die Flußzelle 6 wird abgedichtet auf den Lichtwellenleiter 1b aufgesetzt und umgibt das Meßfeld mit den Meßpunkten 10 rahmenartig und fluiddicht, so daß die Probe mit allen Meßpunkten 10 zur möglichen Hybridisierung in Wechselwirkung treten kann. Die Detektion der durch das Evaneszentfeld des Anregungslichtes angeregten Fluoreszenzstrahlung 7 erfolgt z.B. mittels einer Abbildungsoptik 8 in Verbindung mit einem (hier nicht gezeigten) Filter und einem ortsauflösenden Detektor 9, wie z.B. einer DDC-Kamera oder einem Foto-Multiplayer. Die Detektion kann aber auch durch Abstrahlung des Fluoreszenzlichtes nach oben oberhalb des Wellenleiters 1 b erfolgen.
Auf diese Weise ist eine „in-situ-Erfassung„ der Hybridisierung und eine parallele Auslesung des Biochips 1 mit allen Meßpunkten 10 gleichzeitig möglich. Zugleich erfolgt eine selektive Anregung der gebundenen Fluorochrome in den Meßpunkten. Durch dieses Meßprinzip ist daher ohne besondere Probenvorbereitung eine mit großer Genauigkeit hinsichtlich der Ortsauflösung und auch hinsichtlich der Präsenz von hybridisierten Nukleinsäuren eine sehr schnelle Auswertung und Detektion des Biochips 1 möglich.
Bekanntermaßen muß bei einer Analysenanordnung nach Fig. 3 zusätzlicher Aufwand für die Einkopplung des Anregungslichtes 4 in den Wellenleiter 1b (hier über ein Gitter 5) getrieben werden. Einerseits werden somit zusätzliche Präparationsschritte bei der Herstellung des Biochips 1 , andererseits sind Justiervorrichtungen in der optischen Anordnung zwischen Anregungslichtquelle (Laserquelle) und Biochip erforderlich. Die damit einhergehende Erhöhung der Biochipkosten, die als Verbrauchsmaterial problematisch ist, kann dadurch vermieden werden, daß eine Meß- und Analysenanordnung nach der schematischen Darstellung gemäß Fig. 4 verwendet wird, bei der eine Anregung der Fluoreszenz auf der Oberseite des Lichtwellenleiters 1b z.B. von der Rückseite des Biochips 1 und damit von der gegenüberliegenden Seite in Bezug auf die Flußzelle 6 erfolgt, aber eine Detektion des von den gebundenen Fluorochromen emittierten Fluo- reszenzlichtes durch Einkopplung desselben in den planaren Wellenleiter 1b vorgesehen wird.
Zur Lösung wird das von einer Laserstrahlquelle emittierte Anregungslicht vorzugsweise über eine Ablenkeinheit 14 auf einen Umlenkspiegel 5 und von dort in den Wellenleiter 1 b im Bereich des Meßfeldes der Meßpunkte 10 geführt, an dem sich z.B. die Flußzelle 6 befindet. Hierbei findet mit einer Scanneinrichtung eine zweiachsige Relativbewegung zwischen Anregungslichtstrahl und Biochip statt. Auch in diesem Fall wird durch den planaren Wellenleiter 1 b eine Trennung von angebundenen und gelösten Fluorochromen erreicht, da nur das im Bereich des Evaneszentfeldes des Anregungslichtes 4 emittierte Fluoreszenzlicht 7 auch in den planaren Wellenleiter 1 b eingekoppelt und anschließend detektiert wird. Die gelösten Fluorochrome erzeugen keine Untergrundintensität, da dieses Licht nicht an die Erfassungseinrichtung herangeführt wird, sondern nur das in dem planaren Wellenleiter 1 b geführte Fluoreszenzlicht der gebundenen Fluorochrome. Die Strömungspfeile 6a, 6b geben wiederum den Probenfluß durch die Flußzelle 6 an, während die Abbildungsoptik 8 mit Filter im Anschluß an den planaren Lichtwellenleiter 1b dargestellt ist, wobei als ortsauflösender Detektor hier ein Foto-Multiplier verwendet wird.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel eine zeilenweise Auslesung erfolgen muß, wird der Biochip 1 in Pfeilrichtung A, wie angegeben, entsprechend bewegt.
Gegebenenfalls kann auch auf der anderen Seite des Wellenleiters eine Erfassungseinrichtung mit Auswerteoptik, Filter und Foto-Multiplier zur Erfassung des auf der anderen Seite aus dem Lichtwellenleiter 1b austretenden Fluoreszenz- lichtes vorgesehen sein oder der Detektor kann direkt an die Kante des Lichtwellenleiters 1 b angekoppelt sein.
Als Lichtwellenleiter kann auch unmittelbar eine Glasplatte verwendet werden, die selbst den Reaktionsträger und zugleich planaren Lichtwellenleiter bildet. In die- sem Fall kann eine separate, den Lichtwellenleiter bildende Beschichtung eines Substrats entfallen.
Die erfindungsgemäße Lösung gestattet die Real-Time-Messung und Auswertung von Biochips oder auch von anderen Reaktionsträgern, auf deren mit einem planaren Wellenleiter beschichteten Oberseite durch Reaktion Analysen von Substanzen in Proben bewirkt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung von Substanzen, wie z.B. DNA-Sequenzen, in einer Probe, wobei gleichzeitig zu einer Reaktion der in der Probe enthaltenen, zu analysierenden Substanzen mit Komplementär-Agenzien auf einem Reaktionsträger eine Anregung derselben zur Fluoreszenz mittels des evaneszenten Feldes eines Anregungslichtes erfolgt und der Reaktionsträger auf seiner Oberseite einen planaren Lichtwellenleiter aufweist, auf dem sich die immobilisierten Komplementär-Agenzien befinden und entweder das Anregungslicht oder das durch das evaneszente Feld desselben angeregte Fluoreszenzlicht in dem planaren Lichtwellenleiter auf der Oberseite des Reaktionsträgers geführt werden, wobei das Fluoreszenzlicht vorzugsweise über eine Abbildungsoptik einem zugeführt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung von Substanzen (12), wie z.B. DNA-Sequenzen, in einer Probe, wobei die Substanzen (12) mit Meßpunkten (10) auf einem planaren Lichtwellenleiter (1 b) eines Reaktionsträgers (1), wie z.B. eines Biochips, gebildet durch mit den Substanzen (12) reagierenden Komplementär-Agenzien (11), wie z.B. komplementären DNA-Einzelsträπgen, in Kontakt gebracht werden und die Komplementär-Agenzien (11) auf der Oberfläche des planaren Lichtwellenleiters (1 b) des Reaktionsträgers (1) immobilisiert sind und die Anregung von an die Substanzen (12) und/oder Komplementär-Agenzien (11) gebundenen, fluoreszierenden Farbstoffen im Bereich der Oberfläche des planaren Wellenleiters (1 b) zur Emission von Fluoreszenzlicht (7) durch das evaneszente Feld von in den planaren Lichtwellenleiter (1b) eingekoppeltem Anregungslicht (4) und Detektion des emittierten Fluoreszenzlichtes in der Umgebung des Lichtwellenleiters (1 b) oder durch Anregungslicht (4) aus der Umgebung des planaren Lichtwellenleiters (1b) erfolgt, wobei das von den gebundenen fluoreszierenden Farbstoffen emittierte Fluoreszenzlicht im Bereich des evaneszenten Feldes des Anregungslichtes in den planaren Lichtwellenleiter eingekoppelt und durch den Lichtwellenleiter (1 b) einem Detektor zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungslicht (4) in den planaren Wellenleiter (1b) mittels einer optischen Einrichtung, wie z.B. einem Gitter (5), eingekoppelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß fluores- zenzfarbstoffmarkierte DNA-Sequenzen (12) mit komplementären DNA- Einzelsträngen (11) auf dem planaren Lichtwellenleiter (1b) hybridisieren und unter Anregung durch das Evaneszentfeld des Anregungslichtes (4) das Fluoreszenzlicht (7) emittieren, das in der Nähe des Lichtwellenleiters (1b) detektiert wird, oder unter dem Einfluß von zu dem Lichtwellenleiter gestrahltem Anregungslicht (4) Fluoreszenzlicht emittieren, das im Bereich des Evaneszentfeldes des Anregungslichtes in den planaren Lichtwellenleiter (1b) eingekoppelt und in diesem zu dem Detektor (9) geführt wird.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des in den planaren Lichtwellenleiter (1b) eingekoppelten Anregungslichtes (4) eine gleichzeitige Anregung aller Meßpunkte (10) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluoreszenz- licht (7) der zu den DNA-Sequenzen (12) in der Probe komplementären DNA- Einzelstränge (11) vorzugsweise mittels einer einen Filter (8a) enthaltenden Abbildungsoptik einem ortsauflösenden Detektor (9) oberhalb oder unterhalb des Biochips (1 ) oder auf der Seite zum Auslesen des Biochips (1 ) zugeführt wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungslicht (4) von einer Rückseite des Reaktionsträgers, insbesondere Biochips (1), eingestrahlt und das vom Anregungslicht (4) angeregte Fluoreszenzlicht (7) in dem im Bereich des evaneszenten Feldes des Anregungslichtes planaren Lichtwellenleiter (1b) eingekoppelt und geführt und zumindest einem Detektor (9) vorzugsweise nach Durchgang durch eine einen Filter (8a) enthaltende Abbildungsoptik (8) zugeführt wird.
7. Einrichtung zur Analyse einer Probe auf Substanzen (12) mit einem Reaktionsträger (1), insbesondere Biochip, dessen Oberfläche mit den Substanzen (12) reagierende Komplementär-Agenzien (11) aufweist, die Meßpunkte (10) auf einem planaren Lichtwellenleiter (1b) des Reaktionsträgers (1) bilden, mit einer Lichtquelle (3) zur Einkopplung eines Anregungslichtes (4) in den planaren Lichtwellenleiter (1b) oder zur Beleuchtung des Lichtwellenleiters (1b) aus der Umgebung desselben, zur Anregung der Emission eines Fluoreszenzlichtes (7) von Fluorochromen in Abhängigkeit von der Reaktion der Substanzen (12) der Probe mit den Komplementär-Agenzien (11) des Reaktionsträgers (1) und mit einem Detektor (9) zum Erfassen des von den auf der Oberfläche des Lichtwel- lenleiters (1b) gebundenen Fluorochromen emittierten Fluoreszenzlichtes entweder nach Einkopplung und Führung desselben in dem planaren Lichtwellenleiter oder nach Emission des Fluoreszenzlichtes, angeregt von in dem Wellenleiter geführten Anregungslicht in die Umgebung des Lichtwellenleiters (1 b) durch einen ortsauflösenden Detektor angeordnet in der Umgebung des planaren Lichtwellenleiters (1 b).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungslicht (4) in eine Endfläche des planaren Wellenleiters (1b) eingekoppelt ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungslicht (4) über eine Kopplungseinrichtung, insbesondere ein Koppelgitter (5), in den planaren Lichtwellenleiter (1b) eingekoppelt ist.
10. Einrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (9) vorzugsweise unter Einsatz eines Filters (8a) entweder oberhalb oder unterhalb des Reaktionsträgers (1), insbesondere Biochips, vorgesehen ist.
11. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (9) zur Erfassung des in dem planaren Lichtwellenleiter (1b) geführten Fluoreszenzlichtes (7) an einer Endfläche des planaren Lichtwellenleiters (1b), vorzugsweise unter Vermittlung einer einen Filter (8a) enthaltenden Abbildungsoptik (8) oder direkt an einer Kante des Reaktionsträgers, insbesondere Biochips, angeordnet ist.
12. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Probe durch eine Flußzelle (6) geführt oder stationär in einer Küvette oder einem Probenbehälter in abdichtender Verbindung im Bereich der Meßpunkte auf der Oberfläche des planaren Lichtwellenleiters (1b) des Reaktionsträgers (1) vorgesehen ist.
13. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsträger ein Biochip (1) mit einem planaren Lichtwellenleiter (1b) auf seiner Oberseite ist, der die Meßpunkte (10) trägt.
14. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsträger (1) eine Glasplatte ist, die selbst den planaren Lichtwellenleiter (1 b) bildet.
15. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Anregungslicht (4) von einer Ober- oder Unterseite des Reaktionsträgers (1), insbesondere Biochips, her auf diesen fällt und daß von den an der Oberfläche des planaren Lichtwellenleiters (1b) gebundenen Fluorochromen emittierte Fluoreszenziicht (7) im Bereich des evaneszenten Feldes des Anregungslichtes (4) in den planaren Lichtwellenleitern (1b) eingekoppelt und in diesem geführt und durch die Erfassungseinrichtung (8, 9), die an zumindest einer Endfläche des planaren Lichtwellenleiters (1) angeordnet ist, erfaßbar ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung vorzugsweise eine Abbildungsoptik (8) mit einem Filter (8b) sowie einen Detektor (9), z.B. Foto-Multiplier oder CCD-Kamera, aufweist.
17. Einrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scanneinrichtung zum Auslesen des Reaktionsträgers (1), insbesondere Biochips, vorgesehen und der Reaktionsträger (1) und/oder das Anregungslicht aus der Umgebung des Reaktionsträgers (1) relativ zu diesem in zumindest einer Ebene bewegbar ist.
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