WO2001069256A2

WO2001069256A2 - Sensorelement zur optischen detektion von chemischen oder biochemischen analyten

Info

Publication number: WO2001069256A2
Application number: PCT/DE2001/000672
Authority: WO
Inventors: Ralf WALDHÄUSL; Norbert Danz
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2001-09-20
Also published as: AU4407101A; DE10012793A1; WO2001069256A3; JP2003531361A; EP1264180A2; DE10012793C2; US20030132406A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sensorelement zur optischen Detektion von chemischen oder biochemischen Analyten, die in unterschiedlichen Proben enthalten sein können. Aufgabengemäß sollen ein möglichst kleines Probenvolumen erforderlich und die einzelnen Proben relativ dicht benachbart zueinander angeordnet werden können, und trotzdem eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden. Am Sensorelement ist mindestens eine Grenzfläche ausgebildet, an der infolge von Totalreflexion ein evaneszentes Feld ausgebildet wird. Die Proben sind in voneinander getrennten Kavitäten aufgenommen und die Kavitäten innerhalb einer unmittelbar auf einem Substrat aufgebrachten strukturierten Deckschicht ausgebildet. Dabei ist die Schichtdicke der Deckschicht zumindest größer als die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes. Die Deckschicht besteht aus einem fluorierten Polymer und verhindert einen Stoffaustausch der einzelnen Proben, die in den verschiedenen Kavitäten aufgenommen sind.

Description

Sensorelement zur optischen Detektion von chemischen oder biochemischen Analyten

Die Erfindung betrifft Sensorelemente zur optischen Detektion von chemischen oder biochemischen Analyten, die in unterschiedlichen Proben enthalten sein können.

Die Detektion der chemischen oder biochemischen Ana- lyten kann dabei zurückgreifend auf bekannte physikalische Effekte erfolgen, wobei mit eingestrahltem Licht an Grenzflächen infolge auftretender Totalreflexion ein evaneszentes Feld mit einer begrenzten Eindringtiefe ausgebildet wird. Im evaneszenten Feld können dann Fluoreszenz an Fluorophoren angeregt,

Oberflächen-Plasmonen-Resonanz (SPR) erzeugt oder die verschiedensten Analyten interferometrisch bestimmt werden .

Die Erfindung ist besonders für die Auswertung einer großen Anzahl von unterschiedlich präparierten Proben geeignet, wie sie bei aus der pharmakologischen Wirkstoffsuche eingeführten Screeningverfahren, mit kleinsten Probenvolumina eingesetzt werden kann. Be- sonders vorteilhaft wirkt sich dabei die erreichbare Miniaturisierung aus, was besonders in Bezug zu den bisher üblicherweise verwendeten Mikrotiterplatten, bei denen eine begrenzte Anzahl so genannter Wells benutzt werden kann, geeignet ist.

Für die optische Detektion chemischer oder auch biochemischer Analyten sind eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen bekannt. So ist in WO 94/27137 A2 eine

er 51 ω PJ P α PJ P- rt F Φ N Φ tö P CD Di ω Di er N PJ rt PJ P= LQ ω 1 <

PJ Φ 0 P Φ φ P Φ l H- <! μ- φ φ P J Φ Φ J μ- Φ P Φ ti _ er K- Φ & o

H - I-¹ LQ rt m HI α> Φ Ω P⁾ P P μ- D- ti P P P h-¹ P Di ii Φ 0 μ- PJ P f

Φ y-^y o Φ Φ • rt tr P φ LQ Di P D. rt Φ CQ Di Φ C ) 0 ti

P φ tr 0 P £ 'rl Φ rt Φ H- Φ φ & s; H Φ Φ ü φ LQ HI α. >i μ-

P φ K Φ M 3 £ CD P CQ μ- μ- μ- μ- P⁾ P PJ rt CQ Φ ι-3 P P Φ μ- rt Φ Ω

F P O « H- P Φ N φ rt rt Φ φ Ω P rt P P 0 P μ- PJ= φ Φ ω tr μ- : P P rt 0 S Φ li H φ CQ tr P Φ Z l rt Ω LQ P Ω ω P N rt

Ω P π φ P Φ li φ H P P⁾ ii φ « i P •rl μ- Φ O ⁾ f . ff! tr φ φ

P^J LQ P rr m H Φ CQ Φ rt Φ tr 3 0 m P H er I-¹ Φ y~> K μ- H LQ i P rf φ P Φ rt Φ m 01 P Φ P I-¹ μ- P m co μ- P Di i Φ H P μ- P> LQ h-¹ N LQ

Φ P ω P ω P N Hl t-> P rt rt CQ ii N CQ 0 rt 0 li Φ N Ω P φ t^"1 Φ 1

CQ er n- rt Φ Φ Φ CQ φ rt Φ φ PJ i_. 4 3 Hl Hl Hi tr D. H 0= μ- H P

Φ ra M 0 , P P^J H- •T. J P P "<! rt 0 H μ- H y-^y rt m 0. Ω 3 P

N i rt- μ- Hi H- N y-> rt Φ >i P⁾ J r o TJ P rt PJ= φ JU: φ tr¹ P tr 3 Di

P Φ 0 3 Hi 4 -^y φ Φ Φ er rt >i P 3 tr P Ω X Ω Φ μ- μ- ti N P

H- ι tsi α. H- H M fi Ω & Φ μ- P⁾ o ti μ- o Φ φ ^ μ- tr μ- rt Ω LQ Φ P Φ

P 0 t-h Φ PJ Ω 01 Φ tr H H < rt 0 φ rt li H μ- Φ O φ P μ- tr μ- O μ-

P tr y- <; tr er CQ Φ Φ μ- 3 P Φ tr P P P LQ LQ rt rt DJ ti rt Φ Ti m 0 rt φ LQ P LQ φ LQ 0 Ti O ti J φ Di φ $ μ- μ- CQ

N m H. li Φ P- φ P= Qi P μ- K P Φ 3 TJ Ή Φ PJ D. CQ PJ Φ ii LQ CQ <

Φ D. rt- 0 Hl LQ CQ CQ t P P O rt μ- rt ^ er Q P μ- rt P Di J φ

P Φ er H Φ - D. Φ Φ P LQ Φ &Ö <! μ- rt μ- y-> er Hi φ LQ D. ^ ii

- CD φ Φ PJ= ω φ P^J ii P CQ Hi 0 <! CQ P Di Φ F rt Q PJ Φ φ LQ φ CQ Hi ω P LQ Ω tr H Φ LQ μ- y-^y P Φ er Ω 0 Φ LQ μ- li φ tr O P φ rt PJ

D. CQ φ tr Φ P 0. y- μ- P PJ= Φ tr H m K Ω μ- CQ li P Φ er tr

PJ ι->- __. N li H- M - H- Φ Ω tr Ω w φ Φ Φ tr rt rt Di φ Φ W Φ ^ o Φ PJ ü Φ μ- tr 0 tr & CQ PJ P CQ Φ P rt rt J P μ- M rt Q φ

H- P^J . Hi LQ 0 Hi Hi Ω rt 3 μ- P⁾ CQ P N <! N 3 P Φ rt Φ μ- Ω P

P rr o <! P= φ ü P⁾ P= ^ tr Φ 0 LQ PJ P α Φ J rt Φ PJ P rt φ φ tr er o φ H P rt α. P^J 3 CQ LQ Φ ^ ^• : rt Φ P P Φ CQ P D. Φ μ. ii H N tr PJ P^J ii *_" CQ 0. li PJ= pj. φ P rt CQ Φ rt N φ P 0 PJ ra rt μ- P

Φ l ≤ <! PJ P rt Ω CTO N P - Φ - — P Φ CQ Φ ii Di <! φ Φ i

CQ Φ P Φ 0 φ P P • t μ- P φ P ?f μ- N Cd P Di Φ P 0 Φ μ- rt « er

P μ- P P H- Hi LQ φ LQ TJ i rt Ω Φ μ- PJ P H TJ H P Φ Φ α

H- o D- φ P LQ α φ <! < -^y e U> CQ O tr P P φ CQ Ω rt li P P

3 P P^J Φ H- φ Φ Ω. Φ Ω- ti Φ φ PJ Φ CQ CQ ii rt rt Di μ- CQ F tr μ- Φ TJ Di i

3 P ri- P P P Φ 3 φ ii •i P CD P⁾ Φ Φ H rt μ- CQ P Φ Ω rt D< • PJ 0= li Φ CD > N et PJ rt < ^>< P PJ P μ- φ PJ Ω •-3 Ω Di PJ P er tr

Φ 3 P o P P φ Φ H μ- O Hl P P f P tr 0 tr Φ P Φ Hl

P P 0= s D. TJ rt H rt TJ ü- μ- μ- Φ 3 O er LQ * _l LQ Q Hi rt rt φ rt P⁾ J*f μ- 0=

H- LQ H- φ π Φ 0 ffi h-> cr Ω y-^y P 3 tr li Φ Φ Φ r PJ ω - ii 0= P^J

S! o H rt li H- li rt TJ PJ μ- P" P rt PJ 3 Q t H μ- Φ D. Φ y-> Φ P / l

Φ P^J H- CQ Φ H P t-¹ P ti tr¹ P PJ rt Φ Di φ μ- φ li t μ- H. ti Φ P rt- O Φ LQ Ω 2 P Φ J α φ LQ μ- ^ D. rt μ- LQ Φ Hi P f . Φ t-> P -• Φ μ, P y-^y t H- Φ tr Φ CQ Ω 4 P P Ω φ Φ Φ 3 rt CQ φ Φ Hi Φ P LQ

Φ Q 3 rt CQ H- tr φ tl &- tr ti P P 3 •> Φ P 3 Di H 3

P μ- Φ H LQ CQ rt φ P LQ φ rt D CQ rt • PJ < φ φ φ Φ Φ Φ < o PJ 3 Φ Φ P PJ= P a- Cö Φ Φ ,-_^ Di μ- P J • φz φ X P P y-^y tr 0

PJ= r P Φ P rt fi μ- Φ P μ- N Φ ii m P μ- μ- rt PJ li P

P rt P H- LQ Φ φ y- P Φ D. LQ Φ μ- 0 rt Φ I Φ rt LQ CQ 1 ω μ> φ Q y-> P μ- li 1 Q φ

genbereichen auch diese Kunststoffmaterialien zur Fluoreszenz oder Absorption neigen.

Außerdem ist die Anzahl der auf einem solchen Element zu untersuchenden Proben begrenzt, da es bei zu dichter Anordnung der einzelnen Proben, bei an sich voneinander getrennten Feldern zur gegenseitigen Beeinflussung des zu messenden Fluoreszenzlichtes kommt.

Nachfolgend sollen weitere allgemeine Anforderungen, die an optische Messsysteme zur Detektion chemischer oder biochemischer Analyten, mit den in Rede stehenden optischen Möglichkeiten in allgemeiner Form aufgelistet werden.

Grundvoraussetzung ist die Trennung der einzelnen, in der Regel unterschiedlichen Proben, so dass ein Stoffaustausch der unterschiedlichen Proben verhindert und die Messsignale von benachbarten Proben si- eher voneinander getrennt werden können (optische

Kanaltrennung) .

Im Gegensatz zu Durchlichtverfahren, bei denen die optische Kanaltrennung mittels absorbierender Wände optisch voneinander getrennt sind, ist es aber für die erfindungsgemäße Lösung notwendig, benachbarte Proben durch optisch transparente Trennwände zu separieren.

Da es an Grenzflächen zwischen benachbarten Proben, bei unterschiedlichen optischen Eigenschaften der Medien (z.B. Brechnzahldifferenzen) zur Beeinflussung des Lichtes wie beispielsweise Streuung und Reflexion von Anregungslicht kommen kann, müssen entsprechende Maßnahmen getroffen und berücksichtigt werden, um ω ω ts. t y-^y H LΠ o Π o Lπ o LΠ

leküle zwischen einzelnen Proben vorhanden sein, die die Messwerte benachbarter Proben beeinflussen und verfälschen und damit die optische Kanaltrennung aufheben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit der unterschiedlichste chemische oder biochemische Analyte optisch detektiert werden können, wobei jeweils ein möglichst kleines Probenvo- lumen erreichbar ist und mehrere relativ dicht benachbart zueinander angeordnete Proben mit hoher Messgenauigkeit detektiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Sensore- lement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen erreicht werden.

Dabei handelt es sich auch um Möglichkeiten zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sensorelementes sowie zur Durchführung von Messungen mit solchen Sensorelementen.

Bei dem erfindungsgemäßen Sensorelement zur optischen Detektion von chemischen oder biochemischen Analyten, die in gleichen oder auch unterschiedlichen Proben enthalten sind, wird das bekannte physikalische Prinzip der Ausbildung eines evaneszenten Feldes durch Totalreflexion von eingestrahltem Licht an einer optischen Grenzfläche ausgenutzt. Die Proben sind hierzu in voneinander getrennten Kavitaten aufgenommen, wobei die Proben innerhalb des ausgebildeten evaneszenten Feldes angeordnet sind. ω t to H H

LΠ o LΠ o LΠ o Lπ

Di

Φ μ- rt φ μ- ö

CQ φ rt Ω "

0 03

0 Ω

Di tr μ-

Φ Ω μ- tr

P rt

Hi rt

0 P

Hi μ-

Hi Pi

PJ P.

P μ-

01 Ω rt tr

PJ rt

P

03 PJ

Ω P tr Hl J Pi

P Φ

03 3

Φ P li tr

01 CQ

Ω rt tr ü μ- PJ φ rt

Pi

Φ ⁾

P P

Φ 03

P LQ

Φ φ tr Φ LQ w 3 D. CQ 0 φ J Φ Pi t. tr J P rt er

PJ μ-

vitäten in andere Kavitaten verhindert werden kann.

Die Strukturierung zur Ausbildung der Kavitaten in der auf dem Substrat ausgebildeten Deckschicht kann dabei so erfolgen, dass der Boden der einzelnen Kavitaten unmittelbar durch das Substratmaterial gebildet wird. Alternativ kann aber auch zwischen der jeweiligen Substratoberfläche und dem Boden der Kavitaten eine gewisse Schichtdicke des Deckschichtmaterials vorhanden sein, wobei jedoch in jedem Fall gesichert sein muss, dass die Proben zumindest teilweise innerhalb des ausgebildeten evaneszenten Feldes angeordnet sind.

Das Anregungslicht wird in mindestens einen Lichtwellenleiter eingekoppelt, an dessen Grenzflächen Totalreflexion auftritt und der/die Lichtwellenleiter zumindest unterhalb der Böden von Kavitaten angeordnet ist/sind. Die Lichtwellenleiter können dabei auf der Oberfläche des Substrates angeordnet, aber auch im Substratmaterial eingebettet werden.

Vorteile bietet die Verwendung von Streifenlichtwellenleitern, deren Anordnung an die Anordnung der in der strukturierten Deckschicht angeordneten Kavitaten angepasst ist . So kann bei Reihenanordnungen der Kavitaten ein Streifenlichtwellenleiter zu jeder Reihe von Kavitaten angeordnet und benutzt werden. Dabei besteht auch die Möglichkeit, für jeden Streifen- lichtwellenleiter Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen zu verwenden. Gegenüber planaren Wellenleitern haben Streifenlichtwellenleiter Vorteile. Sie erreichen eine gleichmäßigere Lichtverteilung und bilden demzufolge ein gleichmäßigeres evaneszentes Feld aus, so dass die Messfehler verringert werden können. Da eine genauere Zuordnung und bessere optische Trennung erreicht werden kann, ist eine gegenseitige Beeinflussung der Messsignale aus den einzelnen Kavitaten stark verringert .

Werden Lichtwellenleiter verwendet, können auch Substratmaterialien verwendet werden, die nicht transparent bzw. absorbierend sind. In diesem Fall ist eine ausreichend dicke, nicht absorbierende und nied- riger brechende optische Pufferschicht zwischen Substrat und Lichtwellenleiter erforderlich. Ein solches Substratmaterial ist beispielsweise Silizium.

In einer weiteren Variante besteht aber auch die Mög- lichkeit, auf Lichtwellenleiter an sich zu verzichten und das Anregungslicht in ein dann transparentes Substrat einzustrahlen, wobei unter Berücksichtigung der Brechungsindizes an der Grenzfläche Substrat-Deckschicht Totalreflexion auftritt, um ein evaneszentes Feld zu erzeugen.

Das erfindungsgemäße Sensorelement ist, wie bereits eingangs angesprochen, nicht nur für die Durchführung von Fluoreszenz-Immuntests geeignet, sondern es kann auch der physikalische Effekt der Oberflächen-Plasmonen-Resonanz (SPR) ausgenutzt werden. Hierzu wird der/die Lichtwellenleiter, in an sich bekannter Weise mit einer dünnen Metallschicht, aus z.B. Gold oder Silber beschichtet. Dabei genügt es, die Oberfläche der/des Lichtwellenleiters bereichsweise mit einer solchen Metallschicht zu versehen, wobei die Beschichtung durch bekannte Dünnschichtverfahren erfolgen kann und zumindest eine Beschichtung der Licht- Wellenleiteroberfläche im Bereich von Kavitaten des erfindungsgemäßen Sensorelementes erfolgen soll. Es L ω to to H H

LΠ o LΠ o LΠ o LΠ

φ ii

*5 μ- φ

03 φ

P

• ü

PJ

D,

0

H

Ω tr f^»r o=

P ti

Φ

P

CQ rt ii

Φ

P -> μ-

Ω tr rt

<!

Φ

H y-

0

03 rt φ er

Φ μ-

Pi φ

P

Messungen vermieden, zumindest jedoch erheblich verringert werden .

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Sensorele- mente kann so verfahren werden, dass die Deckschicht unmittelbar auf einem Substrat, das beispielsweise aus Glas oder einem Kunststoff bestehen kann, aufgebracht wird. Als Substrat kann aber auch ein Wafer, z.B. aus Silizium verwendet werden. Auf dem Substrat kann vor Ort ein optischer Wellenleiter, der gegebenenfalls zusätzlich mit einer Metallschicht versehen ist, aufgebracht bzw. in das Substratmaterial eingebettet werden, so dass die Deckschicht oberhalb der Bereiche, in denen ein bzw. auch mehrere Lichtwellen- leiter ausgebildet bzw. angeordnet sind, vorhanden ist.

Die Deckschicht kann durch herkömmliche Tauchverfahren, bevorzugt jedoch durch Aufschleudern ausgebildet werden, wobei im letztgenannten Fall die Schichtdicke durch die Schleuderdrehzahl und die Konzentration eines verwendeten Lösungsmittels beeinflusst und eingestellt werden kann. Nach dem Auftrag wird das Lösungsmittel durch eine entsprechende Temperaturbe- handlung entfernt, und die Deckschicht rauss zur Ausbildung der gewünschten Kavit ten entsprechend strukturiert werden, wobei die Strukturierung mit aus der Mikrotechnik bekannten fotolithographischen Verfahren, die in Verbindung mit Ätzen eingesetzt werden, hergestellt werden kann.

Dabei kann einmal so verfahren werden, dass auf die aufgebrachte Deckschicht eine Schicht Fotolack aufgebracht, der Fotolack nachfolgend fotolithographisch strukturiert und so die für ein nachfolgendes plasma- ω ω t to μ¹ μ>

LΠ o LΠ o LΠ o LΠ

tsi φ μ- 3 Pi 2 Pi .- ö P er Φ tö P 03 LQ 3 : Ti α 55 03 0 i > <5 Pi 55 Ω

P μ- P μ- Φ μ- μ- rt Φ d Φ i Φ μ- Ω Φ μ- rt Φ μ- rt 0 0-- y-^y φ Φ Φ μ- tr ii 0 N ^{^} li rt φ N 3 P μ- Hl μ- φ tr P 03 N PJ Ω i H rt rt ii li ii φ J ⁾ 0 li Φ Φ LQ rt μ- Pi μ- Ω Ti CQ T i P Φ Φ 55 ö Pi 3 ω ti tr 0 0 σ Φ Hi ti P 03 P & ii Ω tr li 3 03 T li φ li Φ < μ- • μ- φ D. y- Ω 3 Φ μ- - rt Di 03 Di φ μ- tr d 0 PJ Ω rt P P φ Ω ω

K Φ tr Φ Ω 0 0 0 LQ φ Ω 0 H LQ rt 3 55 N Ω tr > 0 <J 2 J Pi li pr α Ω

03 i < Pi rt pr Φ 0 0 Φ K tr 0 μ- φ tr μ- 0 i Φ φ rt Φ 55 Φ PJ tr rr 0 μ- Φ ω ii i P. LQ H LQ Φ N Pi Di φ 03 Φ Ω Hi μ- ii rt μ- rt Φ tr φ

Φ PJ P Ω ii Ω μ- Φ 3 μ- CQ "i 0 d μ- Pi 03 3 tr φ 55 PJ < Φ P PJ Φ 01 y-^y P tr er tr Q φ P- P Φ rt LQ 03 li φ φ μ- rt Di μ, Φ P Pi d μ-

LQ J rt φ μ- o ii μ- rt rt Φ rt tr Ω ii P 03 μ- rt P - P? Φ Hl

P Φ ii Φ i Ω rt φ 0! J Φ 3 LQ PJ tr tö μ- Ω Φ φ Pi 03 PJ TJ rt 5 3 rt ti 0 0 li Φ tr Ω Φ rt -¹ P⁾= Φ - Φ Φ Ω ii 03 0 0 Ω P O Φ φ 0 N Q l er μ- rt 0? P 03 Φ -^y tr CΛ P rt 25 P P tr tr φ 0 0 tr P rt P μ- 03 Φ

D. Φ TI Ω Φ Ω tr 03 Φ Φ PJ Φ PJ φ rt rt LQ PJ Pi LQ μ- O 01 CQ P

Pr^' P P o 0f 03 0 J tr rt Ω P P P 0 03 rt Hl φ - Ω PJ h-¹ 2 φ

0= Φ ii μ- 0 y- tr 0= P 03 N Φ J PJ= rt H P < tr er PJ J ti Pi Φ

P rt J 3 φ P Hl - φ PJ μ- rt ω rt φ P li P et Φ rt J 0 rt Φ Ω rt μ- ii

P 0 ii Pi 0 Ω er Ω μ- φ Φ i P P LQ N P Ω 0 ii PT Φ φ Hi

Φ 0 Hi J ii rt tr φ tr LQ P P LQ rt φ rt - 55 tr PJ ii Pi 0

P 0 P Φ CQ 0 Φ rt ii rt rt CQ 0 LQ μ- Hl TJ er J er μ- J TJ ii

Di l LQ μ- rt - ii Φ Φ ^•» 0 <J Pi < 55 ii 55 ii 0 0 LQ P Φ PJ o P-

03 Φ Φ Ω i μ- Φ ii Pi P li PJ φ 0 Φ μ- φ 3 P. y- rt Φ Ω ü y-> Pi rt Φ

O LQ ^j 0 tr 0 rt • Φ φ D- Φ li ü P ii Hi ii LQ O 03 tr d= μ- O i

Φ J li er PT tr ii P J μ- Pi Hi Di ≥l φ φ Ω Ω φ Φ J 3 rt Pi PJ rt 0 t μ- Φ PJ F O Φ Φ Φ PJ μ- ti PJ - PJ P PJ μ-

P Φ μ- P ii 0 LQ PJ s Ω μ- 3 ti 0= er P P P Ω P Pi Ω μ- d in d Ω Ω

01 < Φ - i i Hi tr P Φ rt 03 Φ • tr φ pr Φ Hi μ- Hl P - tr

03 03 rt LQ PJ rt LQ rt 03 P Φ 0 H 0 LQ P Pi Ω d= rt w φ μ- φ PT !» li TS 0 ii er rt 0 Hi F 0 α J 2 PJ Hi Φ Pi tr li Φ Ω

Ω P y-^y 55 0 0= ¹ 0 μ- Φ Φ Φ N LQ Φ Pi PJ P φ CQ o P φ rt W tr 2 tr φ φ i/o μ- LQ Hi ii Q P 03 (_: rt 03 LQ rt 03 rt li μ- α 03 μ- PJ

55 μ- i P. Φ 03 Hl Hi 0 55 ii 3 Ω N p PJ Ω O 55 LQ Φ Ω Ω 03 er φ P Pi J 0 Ω Pi O ti Φ μ- tr rt PJ 3 T y-^y tr φ ö rt Ω tr ¹ T

Φ ii φ Φ 03 tr Φ D. li Pi ii K rt Φ Φ P φ PJ Φ μ- Φ pr μ- rt Φ

>r P- P P 01 er φ 03 Φ D- Φ Di Φ rt P ii P rt P 3 3 rt Pi Ω 55 03 φ J Φ ^•> μ- P 03 Φ li Φ li Φ Φ J P PJ μ- T Φ p φ Ω Pi Φ PJ

P P TI Pi 03 TJ H Φ P 03 y- PJ 03 03 y-^y 03 03 0 0 03 i tr μ- P

P - P μ- ω 0 TJ y-^y rt P TJ Ω- - Ω LQ Ω Pi μ- μ- 0 03 rt PT PJ= P Φ μ- rt rt 0 μ- D. 55 Φ 3 03 PJ= J φ tr ü tr Φ Ω Ω φ LQ

Φ PJ Ω P. P ii 0 rt Ω μ- Φ I-¹ 0= D. 0 rt 55 P J i μ- P - tr φ

P tr « 0 y-^y 0 tr Φ P - LQ Φ Φ μ- ti J LQ T5 μ- Ω rt φ J tr J P φ φ PJ Di P? PJ y- μ- 0 -^y i y- ii ii 0 φ tr Φ tr 3 ts 0 μ-

• P μ- <! Φ rt Ω ^"PJ μ- td LQ 0 μ- rt D. 55 Hi PJ= μ- rt P= P 03

PJ P μ- P 0 Ω 03 P φ Q Ω ö φ P μ- rt 03 D- 03 P >= i D.

P P Φ rt ii 03 PT rt rt H tr Φ J er φ Pi Di Ω PJ φ CQ Pi rt Φ φ

P⁾ Φ PJ= ω μ- 03 • Hi Pi 03 Ω φ Ul Φ D. φ rt tr P μ- Φ N μ- rt

H er LQ rt 0 Φ PJ Φ φ rt ii 03 H- Φ ii P P P Pi μ. Ω φ Φ li Φ er ii 0 tr li ii li 1 Hl Ω 3 i Φ Φ J tr P 0 P 1 0 Hi Φ 1 1 O tr P P rt φ

1 0 μ- Φ 3 Φ P

Φ LQ 3 d 1

Technologien eingesetzt werden, mit denen miniaturisierte Elemente, in großer Stückzahl kostengünstig gefertigt werden können.

Es ist vorteilhaft Substratmaterialien zu verwenden, die eine relativ kleine Ätzrate gegenüber den anderen Materialien und insbesondere dem Deckschichtmaterial aufweisen, wie dies z.B. bei Silica der Fall ist. Solche Materialien fungieren dann mit ihrer Oberflä- ehe als natürlicher Ätzstopp. Dadurch kann mit relativ geringem Aufwand während des plasmachemischen Ätzens (z.B. Sauerstoff-Plasmaätzen) gesichert werden, dass die Restschichtdicke der Deckschicht am Boden der Kavitaten Null oder zumindest in der Nähe von Null liegt und demzufolge die in den Kavitaten aufgenommenen Proben im Bereich des ausgebildeten evaneszenten Feldes angeordnet sind.

Außerdem können durch eine solche Plasmabehandlung hochreine und immobilisierungsfordernde Oberflächen erhalten werden.

Die erfindungsgemäßen Sensorelemente mit den entsprechend ausgebildeten strukturierten Deckschichten er- füllen die in der Beschreibungseinleitung genannten Anforderungen nahezu optimal, da sie keine Signale durch adsorbierte Analyt- oder Targetmoleküle außerhalb der Kavitaten zulassen und auch Teile der Deckschicht zwischen ausgebildeten Kavitaten zur Gewin- nung von Referenzsignalen benutzt werden können, da das aus der Oberfläche der Deckschicht in diesen Bereichen austretende Licht ebenfalls detektiert und zur Referenzierung genutzt werden kann. Auf diese Art und Weise können die Messsignale von Proben, die in benachbarten Kavitaten aufgenommen sind, mit dem Messsignal, das aus der dazwischenliegenden Deckschicht gewonnen worden ist, normiert werden. Dadurch kann auch bei relativ großer Anzahl von Kavitaten und demzufolge auch einer großen Anzahl von Einzelproben eine Vergleichbarkeit aller Proben gewährleistet werden.

So können bei der evaneszenten Fluoreszenzanregung über die Totalreflexion Beleuchtungsinhomogenitäten und Herstellungsinhomogenitäten mit den entsprechend gewonnenen Referenzsignalen berücksichtigt werden. Solche Beleuchtungsinhomogenitäten treten bei allen optischen Lichtwellenleitern, also auch bei Streifenlichtwellenleitern auf Grund von Absorptions- und Streueffekten innerhalb des Wellenleiters auf und führen normalerweise zu Verlusten. Außerdem verringert die Absorption von Anregungslicht für den Nachweis von Molekülen auch die Anregungsenergie . Beide Effekte können mit dem erfindungsgemäßen Sen- sorelement erfasst und bei der Auswertung der Messergebnisse berücksichtigt werden.

Bei der Erfassung von Messwerten, die direkt einer physikalischen Größe zugeordnet werden können, kann die Deckschichtstrukturierung ebenfalls zur Messfehlerkompensation genutzt werden. Im Falle der Ausnutzung der Oberflächen-Plasmonen-Resonanz kann ein bestimmter Resonanzwinkel bzw. bei einer spektralen Messung die Resonzwellenlänge für das jeweilige Sy- stem von der Brechzahl des Deckschichtmaterials auf der jeweiligen Metallschicht abhängen. Dabei ist auch die Schichtdicke der Metallschicht zu berücksichtigen, die wiederum herstellungsbedingt über die Fläche variieren kann. Auch diese Variation kann durch die oben erwähnte Bestimmung von Referenzmesswerten neben den Kavitaten berücksichtigt werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.

Dabei zeigen:

Figur 1 in schematischer Form einen Ansatz für eine strukturierte Immobilisierung;

Figur 2 in schematischer Form einen Ansatz zur stofflichen Trennung unterschiedlicher Proben mittels eines Trennwandmaterials;

Figur 3 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes ;

Figur 4 ein modifiziertes Beispiel eines Sensorelementes nach Figur 3 ;

Figur 5 ein zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes;

Figur 6 ein modifiziertes Sensorelement gemäß Figur 5;

Figur 7 ein Beispiel eines Sensorelementes mit mehreren Reihen von Kavitaten;

Figur 8 ein viertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes mit in einem Substrat eingebettetem Streifenlichtwellenleiter;

Figur 9 ein gegenüber dem in Figur 8 gezeigten Bei- spiel modifiziertes Beispiel; Figur 10 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes zur Ausnutzung der Oberflächen-Plasmonen-Resonanz ;

Figur 11 ein gegenüber dem in Figur 10 gezeigten

Beispiel modifiziertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes und

Figur 12 ein weiteres Beispiel eines Sensorelementes mit zusätzlicher absorbierender Schicht.

In der Figur 1 ist schematisch dargestellt, wie unter Verwendung hydrophober langkettiger Moleküle eine strukturierte Immobilisierung erreicht werden soll . Dabei ist angedeutet, dass durch unspezifische Adsorption von Targetmolekül, Analyt oder Target-Ana- lyt-Komplex Messfehler von benachbart zueinander angeordneten und entsprechend immobilisierten Proben zur Detektion von gezielten Analyten auftreten kön- nen.

In der Figur 2 wird angedeutet, dass unter Verwendung von Trennwänden 3 zwischen getrennt voneinander angeordneten Proben sowohl eine stoffliche Trennung, wie auch eine optische Trennung, bei entsprechend geeignetem Trennwandmaterial erreicht werden kann. Dabei sollte die Höhe 6 der Trennwände 3, ausgehend von einer Substratoberfläche zumindest größer als die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes, die mit der gestrichelten Linie angedeutet worden ist, sein.

In der Figur 3 ist ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes gezeigt. Dabei wurde auf einem Substrat 2, das hier aus einem nahezu beliebi- gen Material bestehen kann, ein sogenannter Streifen- lichtwellenleiter 1 angeordnet bzw. aufgebracht. In nicht dargestellter Form wird in diesen Streifenlichtwellenleiter 1 Anregungslicht eingekoppelt.

Oberhalb der Oberfläche des Substrates 2 und selbstverständlich auch des Streifenlichtwellenleiters 1 wurde, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, eine Deckschicht 3 aus amorphem fluorierten Polymer aufgebracht und im Anschluss daran durch fo- tolithographische und Ätzverfahren die Kavitaten 4 ausgebildet, die bei diesem Beispiel bis unmittelbar auf die Oberfläche des Streifenlichtwellenleiters 1 reichen. Auch hier muss die verbliebene Höhe 6 der Deckschicht 3 , ausgehend von der Oberfläche des Streifenlichtwellenleiters 1 bis zur Oberkante der

Deckschicht 3, größer als die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes sein.

In den Kavitaten 4 können dann die unterschiedlichen Proben eingebracht und eine Messung des angeregten

Fluoreszenzlichtes des aus den Kavitaten 4 hier nach oben austretenden Lichtes mit Hilfe eines bzw. auch mehrerer oberhalb, hier nicht dargestellten, optischen Detektors/Detektoren durchgeführt werden oder interferometrische Messungen unter Ausnutzung des in den Wellenleitern transmittierten Lichtes durchgeführt werden. Die Wände 5 der Kavitaten bilden die Grenzflächen zwischen den Proben mit den darin enthaltenen Analyten und dem Deckschichtmaterial .

Fluoreszenz wird im wesentlichen senkrecht ausgewertet. Andere Messgrößen, wie z.B. Phasenunterschiede, Brechzahländerungen, Absorptionsänderung, können entlang der Wellenleiter gemessen werden. Phasenunter- schiede von mindestens zwei Lichtsignalen, die von verschiedenen Orten des Sensorelementes erhalten worden sind, können dann wiederum interferometrisch in Intensitätsunterschiede umgewandelt und ausgewertet werden.

Das in Figur 4 gezeigte Beispiel, unterscheidet sich vom Beispiel nach Figur 3 lediglich dadurch, dass die Böden der Kavitaten 4 in einem Abstand 7 zur Oberfläche des Streifenlichtwellenleiters 1 angeordnet sind, wobei der Abstand 7 jedoch kleiner als die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes sein muss.

Bei dem in Figur 5 gezeigten Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorelementes wird auf Lichtwellenlei- ter verzichtet und das Substrat 8 muss für verwendetes Anregungslicht transparent sein sowie einen höheren Brechungsindex als das Material für die strukturierte Deckschicht 9 aufweisen, so dass das in das Substrat 8 eingestrahlte Anregungslicht an der Grenz- fläche zur Deckschicht 9, bei einem entsprechenden

Winkel, bei dem Totalreflexion auftritt, oberhalb der Grenzfläche ein evaneszentes Feld erzeugen kann.

Selbstverständlich besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Substrat 8 die Funktion eines planaren

Lichtwellenleiters übernehmen kann, indem mit eingestrahltem Anregungslicht an den Grenzflächen Totalreflexion erreicht werden kann.

Das in Figur 6 gezeigte Beispiel unterscheidet sich gegenüber dem in Figur 5 gezeigten Beispiel lediglich darin, dass die Böden der Kavitaten in einem Abstand 11 zur Oberfläche des Substrates 8 angeordnet sind. Dabei sollte wieder gesichert sein, dass der Abstand 11 geringer als die Eindringtiefe des evaneszenten ω t to H H LΠ o LΠ o LΠ o LΠ

ω to to -^y μ> LΠ o LΠ o LΠ σ LΠ

P. o= 03 PJ tr 03 Φ t 55 TJ 03 t CQ LQ CQ 3 H y-^y α μ- LQ ii PJ rt t 3 Hi CQ TI t LQ pr φ Hi Ω er ii PJ: li φ Φ μ- 0 μ- Φ li Ω PJ= P Φ 01 d Φ d ii φ μ- μ- Ω μ- Φ Φ Φ

P Hi 0¹ 0! J rt LQ μ- li LQ H φ μ- 0: tr ΪΛ) LQ Ω rt P μ- 03 Φ ii rt P ¹ LQ 3 H

P 0 Ω N PJ= 03 Di d Φ ii ti C J μ- φ D. Φ pr - LQ Ω LQ P Φ rt P- H- 0 Φ 03

CQ d Ω li tr y-^y P Ti Φ fi N φ Ω P Φ P 03 tr Φ P μ- φ Φ Ω li Pi 03

Ω P tr er rt N μ- P φ φ d ii tr li Ω pr LQ er Φ Ω rt T Φ 03 er tr LQ rt μ- Ω rt Φ - P 3 rt CQ I tr 0= Φ H μ- P tr er rt H 3 Φ t. μ- Φ φ er tr Φ pr PJ φ TI li μ- d ti Di PJ CQ o P 55

Ω P ω K N φ $ 0 > P PJ LQ i μ- O Ω P P Pi Φ μ» Ü μ- μ- μ- • tr φ 55 Φ 0 er rt P ω Φ 03 LQ er tr Φ rt φ P (f!> Ω 0 3 P 55 rt D. φ 0 0 li J 55 tr Φ ti N 0 d Φ rt P N P. rt d tr 0 Φ Pi

Φ er Pi TJ i Ω o μ- 03 Pi Φ li μ. ts rt Φ t Pi 0 t D. TJ <i μ-

H i Φ Φ PJ rt Φ tr tr 03 φ μ- μ- Φ L Di Φ li d Φ Φ rt D. φ μ- μ- Pi Φ

LΠ P P μ- P μ- φ LQ H d 0 P P ii ii Φ φ ii Hi LQ Φ

Hl CQ Hi 0! TJ 55 0 rt φ to d !ö li d Pi Φ li li Φ μ- 0 P J PJ PJ Ω LQ Ω μ- tr μ> μ- td • 3 er Φ Ω CQ P μ- 2 tr μ- N i • φ

P <J tr Φ tr ⁱ LQ μ- φ μ- φ μ- Φ Hi tr rt 3 φ Ω Φ PJ t Ω μ- ii

03 μ- μ- ω PJ 0 φ <! 0 0 α ti 03 Φ Φ ii μ- ti 0- rt Φ 0¹ φ μ> PJ: Q rt 03 Ω Φ J 03 ii i 0 φ Hi Pi μ- rt rt μ- K Di Φ rt rt Φ J er i Φ ii -^y ti

Φ PJ= tr rt er 03 ii K. er fi φ Φ ti Φ μ- μ- rt ω Φ rt Pi er rt 03 rt ISl CQ ω LQ P⁾ μ- 03 Φ Hi ti φ Hi Φ Ti P. Pi μ- H Φ LQ φ μ- Φ rt rt 0 PJ φ Φ < d 0 α μ- M N φ ii Φ in Φ Ω Ü 0 φ H

P ii - H P LQ Di 03 0 LQ Φ 3 P 0 3 rt P tr Φ ii Ω li tr N d

D. 0 cπ 55 tr Hl φ μ- Ω H Φ rt Ω μ- 03 φ ii PJ Ω tr 0 tö φ P

Φ (! pr 0 μ- N LQ tr J μ- μ- pr rt ü 01 03 J ü tr 03 μ- tö 0 φ μ- LQ rt rt μ- i φ D- Φ y- er ti Φ 03 Φ rr 03 P Ω φ rt Ω 0= Ü Di μ- LQ

Φ 0 d 03 Di ii PJ μ- PJ Φ Hi Ω N μ- 03 03 tr 0 P ii tr Pi 01 rt

P 0 H rt φ Φ CQ LQ Ω LQ tr 03 φ tr d CQ 01 μ- Ti rt tr Pi 0 rt φ D. H TJ Φ %

D. μ- P P rt tr Φ Φ μ- 03 Ti μ- LQ J 55 Φ X P Φ μ- 0 li o= φ φ Pi CQ 0 μ- φ Pi Ω P): μ- P P li Φ li PJ rt ii φ -

Hi D. i ti μ- φ Φ 5 Φ i Φ tr rt φ PJ Φ tr 0 0 t Pi 0 W

Hi μ- rt rt Q P 0 μ- 55 P. Hl 03 rt 1X1 P PJ LQ i φ 3 0 LQ Φ

P φ -« 03 rt CQ CQ H 0 0 Φ μ- D. M φ rt Φ φ μ- μ- li Φ rt φ in

P Ti • Ω 0 D. H H P Φ μ- μ- φ LQ - Φ P er o φ 03 rt Φ μ- LQ O ts μ- 03 li tr li Φ t Pi Pi Ω Ω μ- Φ ii ii rt ^ PJ ii 01 Φ 0 Q P o Φ α μ- Φ P d φ tÖ 0 PJ pr tr P 55 Di 03 Φ Pi Pi rt PJ y- rt rt P PJ

Φ Ω μ- Ω Hi P Φ P P Φ Φ φ O μ- rt μ- Φ P Φ d <! y-^y Φ d= ti

P Di P. tr φ tr φ μ- tr 03 LQ Φ hl 03 P φ H rt li Φ P P μ- 03 μ- Pi er N φ PJ Φ ui rt 3 03 J μ- Ω CQ 03 ti 0 Φ rt rt rt Ω μ- Φ 55

0-- ii 03 P Φ φ rt d 03 tr LQ N cn pi φ φ < pr i Hi • ö Φ PJ-- tr rt φ Ü Φ tr 01 Pi P - rt μ. Φ Φ er ii P O rt d= Φ ii rt μ- • H¹

Φ ⁾ 0 Ul σ LQ - φ 3 P 3 03 Hi 0 0 y-^y i : Ω tr Φ Ω 3 Pi -

K er 03 Di Ti 0- φ μ- P): rt d 0 μ- 55 ii d pr PJ 0 tr ö φ Φ φ

D. 03 μ- Φ rt PJ φ J 3 < er _o Φ 03 ii P Φ D. μ- PJ Pi 01 03 M rt PJ rt 3 ti

Φ 0 Ω i μ- d μ- tr PJ= Φ 0 Φ P 01 tr P. i Φ Φ d μ- Ω er > er PJ

Ω ii - 03 Hi P μ- t? ü P μ- P D. P μ> LQ φ D. tr μ> -^y 0 P):

PT er ü Ω LQ φ P 55 LQ TJ tr Φ P Φ rt φ Φ μ- P- 0 t μ- J P

Φ μ- P. Φ tr Φ LQ P. Φ CQ φ μ- LQ P Φ 0 3 Ω Φ 0 1 Ω LQ

0 Φ μ- Ω φ 1 N Φ Φ P Di Φ -^y φ Φ 03 • φ li _ 0T li Pi P er - Φ i φ pr d tr 3 Pi Φ P i ti LQ 55 i i tö rt ti Φ φ t 1 φ Φ ii 1 φ er D- Φ φ P Φ Φ i 1 1

P P rt 03 Φ Φ 1 μ- Φ 1 1 ω Φ

1 D- μ- 1 r i

Das durch die Öffnungen, die in der absorbierenden Schicht 15 ausgebildet sind, austretende Licht der Proben kann von einem optischen Detektor oder einem Detektorarray ortsaufgelöst, den jeweiligen Proben zugeordnet, erfasst werden. Dabei kann die Divergenz des aus den Kavitaten 4 austretenden Lichtes und demzufolge auch eine gegenseitige Beeinflussung von Messsignalen benachbarter Proben verringert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Sensorlement zur optischen Detektion von chemischen oder biochemischen Analyten, wobei Analyten enthaltende Proben innerhalb eines evaneszenten Feldes, das infolge von Totalreflexion an einer Grenzfläche ausgebildet ist, in voneinander getrennten Kavitaten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitaten (4) innerhalb einer unmittelbar auf einem Substrat (2) aufgebrachten struk- turierten Deckschicht (3) , deren Schichtdicke

(6) zumindest größer als die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes ist, und die Deckschicht (3) aus einem fluorierten Polymer besteht, ausgebildet und voneinander durch das Deckschichtmateri- al einen Stoffaustausch der einzelnen Proben verhindernd getrennt sind.

2. Sensorelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (3) aus einem Material mit einem Brechungsindex ≤ 1,3 besteht.

3. Sensorelement nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus amorphen fluorierten Polymeren besteht .

4. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekenzeichnet , dass zwischen Substrat (2) und den Böden von Kavitaten (4) mindestens ein Lichtwellenleiter (1) angeordnet ist.

5. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenzeichnet, dass mindestens ein Streifenwellenleiter (1) zwischen Substrat (2) und den Böden von Kavitaten (4) angeordnet ist.

6. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekenzeichnet, dass die in Richtung der Böden von Kavitaten (4) weisende Oberfläche des/der Lichtwellenleiter (1) zumindest be- reichsweise mit einer Metallschicht (12) beschichtet ist.

7. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenzeichnet, dass die Kavitaten (4) in einer Reihe oder mehreren parallel zueinender angeordneten Reihen angeordnet sind und jeder Reihe ein Streifenwellenleiter (1) zugeordnet ist .

8. Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenzeichnet, dass oberhalb der Deckschicht (3) eine optisch absorbierende Schicht (17) angeordnet oder auf der Deckschicht (3) aufgebracht ist, in der den Kavitaten (4) lokal zugeordnet Öffnungen oder optisch transparente

Fenster ausgebildet sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Sensorelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass umittelbar auf einem Substrat

(2) eine Deckschicht (3) mit einer Schichtdicke, die zumindest größer als die Eindringtiefe eines evaneszenten Feldes ist und die aus einem fluorierten Polymer besteht, aufgebracht und zur Ausbildung von Kavitaten (4) fotolithografisch strukturiert und geätzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Deckschicht (3) eine haftvermittelnde Molekülschicht aufgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (3) mit einem Tauchverfahren oder durch Aufschleudern auf das

Substrat (2) aufgebracht wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (2) mindestens ein Lichtwellenleiter (1) vor dem

Aufbringen der Deckschicht (3) aufgebracht oder in das Substrat (2) eingebettet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des/der Lichtwellenleiter (1) zumindest bereichsweise mit einem Metall beschichtet wird.

14. Verfahren zur optischen Detektion von chemischen oder biochemischen Analyten mit einem Sensorelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Grenzfläche des Substrates (2) oder mindestens eines Lichtwellenleiters (1) durch Totalreflexion eingestrahl- ten Lichtes, ein evaneszentes Feld ausgebildet wird; und aus Kavitaten (4) , in denen Analyten enthaltende Proben aufgenommen sind, austretendes Licht, den einzelnen Kavitaten (4) lokal zuge- ordnet detektiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität von in den jeweiligen Proben angeregtem Fluoreszenzlicht gemessen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im evaneszenten Feld an einer Metallschicht (12) Oberflächen-Plasmonen-Resonanz erzeugt und die Änderung des Resonanzwinkels oder die Änderung der Wellenlänge gemessen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lichtsignale interfe- rometrisch durch Umwandlung der Phasenverschie- bung in Intensitätsunterschiede ausgewertet werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zwischen den Kavitaten (4) aus der Deckschicht (3) austretendes Licht zur Gewinnung von Referenzsignalen detektiert wird.