WO2011113628A1 - Mikroarray mit immobilisierungspartikeln - Google Patents

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microarray
particle
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Michael Stumber
Martina Daub
Jochen Rupp
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Robert Bosch Gmbh
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    • B01J2219/00648—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being bound to beads immobilised on the solid supports by the use of solid beads

Definitions

  • the present invention relates to a microarray, an apparatus for producing such a microarray, a method for producing such a microarray, and the use thereof.
  • Microarrays are bioanalytical tools for identifying and quantifying individual molecular groups from complex mixtures through specific key-lock bonds at precisely defined spots on a carrier substrate. Microarrays are used for the identification and quantification of nucleic acids, proteins, cells and small molecules (English: "small molecules").
  • Microarrays are conventionally prepared by scavenger molecules which are dissolved in a liquid are applied to a carrier substrate (spotted) and then immobilized, for example, while drying the liquid.
  • the catcher molecules can be built up piece by piece on the carrier substrate (on-chip synthesis) or printed onto the carrier substrate ready synthesized. In this case, the catcher molecules connect to the surface of the carrier substrate or are adsorbed on the surface of the carrier substrate.
  • Such a structure is also known as a biochip.
  • microarrays have a carrier substrate made of glass or a plastic and are used as disposable items.
  • catcher molecules can not bond directly to an untreated glass or plastic surface and would be washed away in the following steps. Therefore, glass or plastic carrier substrates conventionally have full surface functionalization for immobilizing capture molecules.
  • a porous microfluidic structure is known from DE 10 2007 036 906 AI.
  • the present invention is a microarray, which comprises a carrier substrate and a plurality of immobilization particles for immobilizing, in particular biochemical, catcher molecules, the immobilization particles each having a first, connected to the carrier substrate portion and a second, exposed portion.
  • the immobilization particles can ionically capture, covalently bond, or adsorb capture molecules, for example, through hydrogen bonds and / or hydrophobic interactions.
  • the microarray according to the invention has the advantage that it is possible to dispense with a complicated and expensive surface functionalization of the carrier substrate. In addition, by abandoning a surface functionalization of the carrier substrate.
  • Carrier substrate can be achieved so that capture molecules and sample molecules are not immobilized on the surface of the carrier substrate, but only locally on the Immobilmaschinespumblen. Since the capture molecules outside the immobilization particles can not adhere to the carrier substrate and are immobilized only on the immobilization particles, the spot size essentially becomes due to the size and mode of attachment of the immobilization particles Are defined. This has the advantage that with generous spotting and subsequent washing of the microarray also spotting device can be used with a low Spottinggenautechnik. In addition, in this way the background noise when reading out the microarray can be reduced by detection methods, such as fluorescence methods.
  • the immobilization particles increase the surface area of the spot and it is possible to bind more molecules per area.
  • the fluorescence signal depends on the Spotober Assembly when reading microarrays, a higher sensitivity in reading the microarray can be achieved in this way.
  • the first subsection is integrated into the carrier substrate, in particular impressed.
  • the first part section can be positively connected to the carrier substrate or positively integrated into the carrier substrate.
  • the second subsection projects out of the carrier substrate.
  • the carrier substrate is made of a plastic, in particular a thermoplastic, wherein the immobilization particles each have a particle core made of glass or plastic, for example
  • the carrier substrate is made of glass, wherein the immobilization particles each have a particle core of plastic, for example a thermoplastic.
  • the carrier substrate or the particle cores of the immobilization particles may be formed from a polycarbonate (PC), a cyclo-olefin polymer (COP) or a cyclo-olefin copolymer (COC).
  • PC polycarbonate
  • COP cyclo-olefin polymer
  • COC cyclo-olefin copolymer
  • the surface of the particle cores is functionalized to immobilize capture molecules.
  • the particle cores each have an immobilization coating for immobilizing capture molecules.
  • the immobilization particles can be glass beads which are functionalized by reaction with an organosilane, for example an amino (alkyl) silane, an epoxysilane or an aldehyde silane, or which have a functionalized coating, for example an aminosilane.
  • Epoxysilane, aldehyde silane or nitrocellulose coating which can form ionic, covalent or noncovalent bonds with nucleic acids, peptides, cells and / or small molecules (English: "small molecules").
  • nucleic acids peptides, cells and / or small molecules
  • small molecules Terms: "small molecules”
  • a non-covalent bond adsorption in particular a bond by hydrogen bonds and / or hydrophobic interactions understood.
  • the surface of the glass particles can be increased.
  • the Immobilleitersp may be spherical, fibrous or ballast-like.
  • the immobilization particles may have an average particle size in a range from> 20 ⁇ to ⁇ 500 ⁇ or from> 100 ⁇ to ⁇ 500 ⁇ .
  • catcher molecules are immobilized on the second subsection. Different capture molecules can be immobilized on different immobilization particles.
  • Another object of the present invention is an apparatus for producing a microarray according to the invention, which comprises a carrier substrate holder for holding a carrier substrate and at least one movable pin, in particular a plurality of movable pins, for receiving at least one immobilization billeitersp motherboards and for transporting the Immobilmaschinesp motherboards to one of the carrier substrate holder held carrier substrate comprises.
  • the at least one pin can have a planar receiving surface for receiving one or more Immobilmaschinespiety.
  • the at least one pin has a receiving surface with at least one depression, in particular a plurality of depressions, for the immobilization particle absorption.
  • the at least one depression can be designed to receive an immobilization particle or to receive a plurality of immobilization particles.
  • the at least one recess is designed for receiving a Immobilticianspismes.
  • the shape and size of the at least one depression may correspond approximately to the shape and size of a half immobilization particle. In this way it can be ensured that only one immobilization particle is received in each well, transported to the carrier substrate and connected to it.
  • the at least one pin can have a receiving surface with two or more, mutually spaced recesses. In this way, a plurality of immobilization particles arranged at a defined distance from one another can be simultaneously picked up, transported and connected to the carrier substrate by a pin.
  • the pin in particular the receiving surface of the pin, and / or the carrier substrate holder, can be heated.
  • Immobilleiterspumble and carrier substrate can be connected thermoplastically, insofar as at least one of the elements to be connected based on a thermoplastic material.
  • the carrier substrate holder can be heated to a temperature which is sufficiently above the glass transition temperature (T g ) of the thermoplastic of the Immobilmaschines and / or the carrier substrate.
  • the at least one pin can be heated to a temperature which is at least 20 K, for example 20 K to 40 K, above the glass transition temperature (T g ) of the thermoplastic of the Immobilmaschinespumbles and / or the carrier substrate.
  • T g glass transition temperature
  • the glass transition temperature ( Tg ) is about 140 ° C
  • a cyclo-olefin copolymer about 145 ° C.
  • the carrier substrate holder is positioned or positionable above (with respect to gravity) the at least one pin.
  • the at least one pin is preferably movable up and down (with respect to gravity), wherein the upper surface (with respect to gravity) of the at least one pin is the receiving surface.
  • the apparatus further comprises an immobilization particle replenishment area for receiving a plurality of immobilization particles which has a bottom with a bottom surface.
  • the at least one pin is preferably positioned through the floor from a first position in which the receiving surface of the pin is positioned below the floor surface, for example below the floor surface and within the floor, to a second position where the receiving surface of the pin is above the floor Bottom surface, in particular above the bottom surface and adjacent to a carrier substrate held by the carrier substrate holder above the Immobilmaschinesprismnach Valll Suite supported, movable.
  • immobilization particles from the immobilization particle refill region can fall onto the receiving surface of the pen and be brought into contact with the carrier substrate in the second position.
  • the recess-free areas of the receiving surface of the at least one pin are in the second position on the carrier substrate.
  • the first subsection of the immobilization particles can be incorporated into the carrier substrate, in particular embossed.
  • the device may have an immobilization particle reservoir. About this Immobilleiterspumblereservoir immobilization particles Nach Shell Anlagen further Immobilmaschinesp motherboard be supplied. If appropriate, the immobilization particle replenishment area and / or the immobilization particle reservoir can also be heated.
  • a further subject of the present invention is a process for producing a microarray, in particular a microarray according to the invention, having a device according to the invention, which comprises the process steps:
  • immobilization particles can be positioned precisely, for example in a microarray chamber, and thus individual spots can be defined.
  • the method steps a) to c) can be performed simultaneously by a plurality of movable pins. However, it is also possible to repeat the method steps a) to c) several times with one or more movable pins under a change in position of the carrier substrate holder and thus of the carrier substrate to be loaded.
  • the bonding of the at least one immobilization particle to the carrier substrate in method step c) can take place such that the at least one immobilization particle has a first subsection connected to the carrier substrate, in particular a positive fit, and a second section having lying, in particular protruding from the carrier substrate, section has.
  • the at least one immobilization particle is joined to the carrier substrate in method step c) in such a way that the at least one immobilization particle has a first subsection which is inserted into the carrier substrate, for example a form-fitting, integrated / embossed subsection, and a second Having protruding from the carrier substrate portion.
  • the bonding can optionally be done by gluing.
  • bonding in method step c) takes place within the scope of a further, preferred embodiment of the method according to the invention by impressing the at least one immobilization particle into the carrier substrate or a deformable precursor of the carrier substrate.
  • the imprinting can create a bead around the immobilization particles.
  • the imprinting of immobilization particles has the advantage that the immobilization particles - regardless of the particle diameter - protrude by the same height from the carrier substrate. As a result, a defined signal level can be ensured for reading out the microarray, which is of crucial importance, in particular in the case of fluorescent readout methods.
  • bonding is avoided in that the bonding in method step c) takes place by thermoplastic bonding of the at least one immobilization particle to the carrier substrate.
  • Immobilleitersp be used with a particle core made of a thermoplastic material and / or a carrier material made of a thermoplastic material.
  • a carrier material made of a thermoplastic material.
  • an immobilisation Particles are impregnated with a particle core of glass in a carrier substrate made of plastic.
  • an immobilization particle with a particle core of a thermoplastic material with thermoplastic deformation of the particle core can be connected to a carrier substrate made of glass.
  • the at least one pin or the carrier substrate holder is preferably heated to a temperature which is (sufficiently) above the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic material of the carrier substrate and / or of the at least one immobilization particle.
  • Tg glass transition temperature
  • the at least one pin or carrier substrate holder may be heated to a temperature which is at least 20K, for example
  • T g glass transition temperature
  • the method furthermore comprises, in particular after the last one
  • the application of catcher molecules can take place in such a way that a quantity of catcher molecules or a quantity of a solution of catcher molecules is applied which is greater than necessary for wetting the, in particular exposed, immobilization particle surface.
  • capture molecules located on the carrier substrate surface in addition to the immobilization particles can be produced by a process step following the process step d): e) washing the carrier substrate, in particular the carrier substrate surface, or the microstructure Arrays, in particular of Immobilmaschinespumbleem microarray surface, are removed from the carrier substrate surface.
  • the present invention relates to microarrays which are produced by a method according to the invention.
  • a further subject of the present invention is a microfluidic system, in particular a chip lab (English: "Lab-on-a-chip device"), for example for medical applications, for example molecular diagnostics, which comprises a microarray according to the invention.
  • FIG. 1a shows a schematic cross section through an embodiment of a microarray according to the invention
  • FIG. 1b shows a schematic cross section through the microarray shown in FIG. 1a with capture molecules immobilized on the immobilization particles;
  • FIG. 2a shows a schematic cross section through an embodiment of a device according to the invention during a first method step a) of the method according to the invention
  • FIG. 2b shows the device shown in FIG. 2a during a first method step c);
  • FIG. 2c shows the device shown in FIGS. 2a and 2b during a second method step a);
  • FIG. 3a shows a schematic cross section through a first embodiment of a movable pin of a device according to the invention
  • FIG. 3b shows a schematic cross section through a second embodiment of a movable pin of a device according to the invention.
  • 3c shows a schematic cross section through a third embodiment of a movable pin of a device according to the invention.
  • FIG. 1 a shows that the microarray comprises a carrier substrate 1 and a plurality of immobilization particles 2 for immobilizing capture molecules, the immobilization particles 2 each having a first subsection 2a connected to the carrier substrate 1 and a second, exposed subsection 2b.
  • FIG. 1 a illustrates that the second, exposed partial section 2 b is accessible from outside the carrier substrate 1.
  • FIG. 1 a illustrates that the immobilization particles 2 provide local, potential binding regions for capture molecules to be immobilized in this way.
  • FIG. 1 a further shows that in each case the first subsection 2 a is integrated or impressed into the carrier substrate 1 in a form-fitting manner, wherein the second subsection 2 b protrudes from the carrier substrate 1.
  • the immobilization particles 2 can be bound into the carrier substrate 1 such that one hemisphere of a spherical immobilization particle is bound into the carrier substrate 1, the other hemisphere of the same immobilization particle 2 protruding from the carrier substrate 1.
  • the signal plane D in which, for example, the fluorescence is measured, is spaced from the surface of the carrier substrate 1.
  • the carrier substrate 1 is preferably formed from a plastic.
  • the immobilization particles 2 preferably each have a particle core made of glass, which has an immobilization coating for immobilizing catcher molecules or whose surface is functionalized for immobilizing catcher molecules.
  • FIG. 1 b shows the microarray from FIG. 1 a after application, in particular spotting, of catcher molecules 3 on the immobilization particles 2 and illustrates that catcher molecules 3 are immobilized on the second part section 2 b.
  • Figures 2a to 2c show an embodiment of a device according to the invention for producing a microarray according to the invention, which comprises a carrier substrate holder (not shown) for holding a carrier substrate 1 and a plurality of movable pins 4, in particular four movable pins 4, with planar receiving surfaces 5 for receiving and for transporting immobilization particles 2 to a carrier substrate 1 held by the carrier substrate holder 4.
  • the pins 4 are preferably heatable.
  • the pins 4 can be made unheated.
  • the device comprises an immobilization particle replenishment area 7 for accommodating a plurality of immobilization particles 2.
  • the immobilization particle replenishment area 7 has a floor 8 with a bottom surface 9, the pins 4 passing through the floor 8 from a first floor Position in which the receiving surfaces 5 of the pins 4 is positioned below the bottom surface 9, in a second
  • Position in which the receiving surfaces 5 of the pins 4 is positioned above the bottom surface 9 and adjacent to the supporting substrate 1 held by the carrier substrate holder above the immobilizing particle replenishing region 7 are movable.
  • FIG. 2 a shows that in method step a), in which the pins 4 are positioned in the first position, immobilization particles 2 are received on the receiving surfaces 5 of the pins 4.
  • the immobilization particles 2 slide out of the immobilization particle replenishment area 7 onto the lower-positioned receiving surfaces 5 of the pins 4.
  • the pins 4 are offset downwards in the first position relative to the surrounding immobilization particle replenishment area 7, so that new ones are obtained when the pins 4 are retracted Immobilization particles fall off.
  • FIG. 2b illustrates that the pins 4 are moved upwards into the second position. In this case, the captured immobilization particles 2 are transported to the carrier substrate and are connected by impressing the immobilization particles 2 into the carrier substrate 1 or a deformable precursor of the carrier substrate 1 with this.
  • FIG. 2b illustrates that the pins 4 are moved upwards into the second position. In this case, the captured immobilization particles 2 are transported to the carrier substrate and are connected by impressing the immobilization particles 2 into the carrier substrate 1 or a deformable precursor of the carrier substrate 1 with this.
  • the bonding takes place in such a way that the immobilization particles 2 have a first partial section 2 a impressed in a form-fitting manner in the carrier substrate 1 and a second partial section 2 b protruding from the carrier substrate 1.
  • FIG. 2c shows that the pins are subsequently moved downwards again into the first position in which new immobilization particles 2 are applied to the receiving surfaces
  • Figures 3a to 3c show a first, second and third embodiment of a movable pin 5 of a device according to the invention.
  • the pin 5 has a planar receiving surface 5.
  • the pin 4 has a receiving surface 5 with a recess 6 for receiving Immobilticianspietyn 2.
  • the pin 4 has a receiving surface 5 with three mutually spaced depressions 6 for receiving in each case one immobilization particle 2.
  • FIG. 3 c shows that the shape and size of the recesses corresponds approximately to the shape and size of a half immobilization particle 2. In this way, it can be ensured that only one immobilization particle 2 is received in each well, transported to the carrier substrate 1 and connected thereto, the immobilization particles 2 being positioned at a defined distance from one another.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroarray, welches ein Trägersubstrat (1) umfasst. Um unter anderem die Sensitivität zu steigern, umfasst das Mikroarray eine Vielzahl von Immobilisierungspartikeln (2) zum Immobilisieren von Fängermolekülen, welche jeweils einen ersten, mit dem Trägersubstrat (1) verbundenen Teilabschnitt (2a) und einen zweiten, offen liegenden Teilabschnitt (2b) aufweisen.

Description

Beschreibung Titel
Mikroarray mit Immobilisierungspartikeln
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroarray, eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Mikroarrays, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Mikroarrays sowie dessen Verwendung.
Stand der Technik
Mikroarrays sind bioanalytische Werkzeuge, um aus komplexen Gemischen einzelne Molekülgruppen durch spezifische Schlüssel-Schloss-Bindungen an genau definierten Punkten (Spots) auf einem Trägersubstrat zu identifizieren und zu quantifizieren. Zum Einsatz kommen Mikroarrays für die Identifikation und Quantifizierung von Nukleinsäuren, Proteinen, Zellen und kleinen Molekülen (Englisch: „small molecules").
Mikroarrays werden herkömmlicherweise hergestellt, indem in einer Flüssigkeit gelöste Fängermoleküle auf ein Trägersubstrat aufgebracht (gespottet) und anschließend, beispielsweise unter Eintrocknen der Flüssigkeit, immobilisiert werden. Die Fängermoleküle können dabei Stück für Stück auf dem Trägersubstrat aufgebaut (On-Chip-Synthese) oder fertig synthetisiert auf das Trägersubstrat aufgedruckt werden. Dabei verbinden sich die Fängermoleküle mit der Oberfläche des Trägersubstrats beziehungsweise werden an der Oberfläche des Trägersubstrats adsorbiert. Ein derartiger Aufbau wird unter anderem auch als Biochip bezeichnet.
Die zu untersuchende Probe wird anschließend auf die Fängermolekül-Spots gegeben, wobei die zu detektierenden Molekülgruppen an die Fängermolekül-Spots binden und die übrigen Probenbestandteile abgespült werden. Das Ergebnis kann anschließend durch Detektionsmethoden, wie Fluoreszenzverfahren, ausgelesen werden. Herkömmlicherweise weisen Mikroarrays ein Trägersubstrat aus Glas oder einem Kunststoff auf und werden als Wegwerfartikel eingesetzt. Fängermoleküle können jedoch nicht direkt an eine unbehandelte Glas- oder Kunststoffoberfläche anbinden und würden in den folgenden Schritten weggespült werden. Daher weisen Glas- oder Kunststoffträgersubstrate herkömmlicherweise eine vollflächige Oberflächenfunktionalisierung zum Immobilisieren von Fängermolekülen auf.
Eine poröse Mikrofluidstruktur ist aus der DE 10 2007 036 906 AI bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mikroarray, welches ein Trägersubstrat und eine Vielzahl von Immobilisierungspartikeln zum Immobilisieren von, insbesondere biochemischen, Fängermolekülen umfasst, wobei die Immobilisierungspartikel jeweils einen ersten, mit dem Trägersubstrat verbundenen Teilab- schnitt und einen zweiten, offen liegenden Teilabschnitt aufweisen.
Zum Beispiel können die Immobilisierungspartikel Fängermoleküle ionisch Binden, kovalent Binden oder Adsorbieren, beispielsweise durch Wasserstoff brü- ckenbindungen und/oder hydrophobe Wechselwirkungen.
Das erfindungsgemäße Mikroarray hat den Vorteil, dass auf eine aufwendige und kostenintensive Oberflächenfunktionalisierung des Trägersubstrats verzichtet werden kann. Darüber hinaus kann durch den Verzicht einer Oberflächenfunktionalisierung des
Trägersubstrats erzielt werden, dass Fängermoleküle und Probenmoleküle nicht auf der Oberfläche des Trägersubstrats, sondern nur lokal auf den Immobilisierungspartikeln immobilisiert werden. Da die Fängermoleküle außerhalb der Immobilisierungspartikel nicht auf dem Trägersubstrat haften können und nur auf den Immobilisierungspartikeln immobilisiert werden, wird die Spotgröße im Wesentlichen durch die Größe und Befestigungsweise der Immobilisierungspartikel definiert. Dies hat den Vorteil, dass bei großzügigem Spotten und anschließendem Waschen des Mikroarrays auch Spotting-Gerät mit einer geringen Spottinggenauigkeit eingesetzt werden können. Zudem kann auf diese Weise das Hintergrundrauschen beim Auslesen des Mikroarrays durch Detektionsverfahren, wie Fluoreszenzverfahren, reduziert werden.
Zudem wird durch die Immobilisierungspartikel die Spotoberfläche vergrößert und es können mehr Moleküle pro Fläche gebunden werden. Da beispielsweise das Fluoreszenzsignal beim Auslesen von Mikroarrays von der Spotoberfläche abhängt, kann auf diese Weise eine höhere Sensitivität beim Auslesen des Mikroarrays erreicht werden.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroarrays ist der erste Teilabschnitt in das Trägersubstrat eingebunden, insbesonde- re eingeprägt. Insbesondere kann der erste Teilabschnitt dabei formschlüssig mit dem Trägersubstrat verbunden beziehungsweise formschlüssig in das Trägersubstrat eingebunden sein.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Mikroarrays ragt der zweite Teilabschnitt aus dem Trägersubstrat heraus.
Durch das Herausragen beziehungsweise die Erhöhung der Immobilisierungspartikel sind auch die Spots bezüglich der Trägersubstratoberfläche erhaben. Dies hat den Vorteil, dass die Signalebene, in der beispielsweise die Fluoreszenz gemessen wird, von der Oberfläche des Trägersubstrats beabstandet ist, was zu einer Senkung des Hintergrundsignals, einer Verbesserung des Verhältnisses zwischen dem eigentlichen Signal und dem Hintergrundrauschen (Englisch: „signal to noise ratio") und damit zu einer weiteren Steigerung der Sensitivität führt Im Rahmen einer Ausgestaltung einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroarrays ist das Trägersubstrat aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, ausgebildet, wobei die Immobilisierungspartikel jeweils einen Partikelkern aus Glas oder Kunststoff, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff, aufweisen. Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroarrays ist das Trägersubstrat aus Glas ausgebildet, wobei die Immobilisierungspartikel jeweils einen Partikelkern aus Kunststoff, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff, aufweisen. Beispielsweise können das Trägersubstrat beziehungsweise die Partikelkerne der Immobilisierungspartikel dabei aus einem Polycarbonat (PC), einem Cyclo-Olefin-Polymer (COP) oder einem Cyclo-Olefin-Copolymer (COC) ausgebildet sein. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise beim Verbinden der Immobilisierungspartikel mit dem Trägersubstrat auf einen Klebstoff verzichtet werden.
Im Rahmen einer Ausgestaltung einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroarrays ist die Oberfläche der Partikelkerne zum Immobilisieren von Fängermolekülen funktionalisiert. Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroarrays weisen die Partikelkerne jeweils eine Immobilisierungsbeschichtung zum Immobilisieren von Fängermolekülen auf. Beispielsweise können die Immobilisierungspartikel Glaspartikel (Englisch:„glass beads") sein, die durch Reaktion mit einem Organosilan, beispielsweise einem Amino(alkyl)silan, einem Epoxysilan oder einem Aldehydsilan, funktionalisiert sind oder die eine funktionalisierte Be- schichtung, beispielsweise eine Aminosilan-, Epoxysilan-, Aldehydsilan- oder Nit- rocellulose-Beschichtung, aufweisen. Diese können ionische, kovalente beziehungsweise nicht-kovalente Bindungen mit Nukleinsäuren, Peptiden, Zellen und/oder kleinen Molekülen (Englisch:„small molecules") eingehen. Dabei wird unter einer nicht-kovalenten Bindung Adsorption, insbesondere eine Bindung durch Wasserstoffbrückenbindungen und/oder hydrophobe Wechselwirkungen, verstanden. Durch ein vor dem Funktionalisieren beziehungsweise Beschichten durchgeführtes Ätzverfahren kann die Oberfläche der Glaspartikel vergrößert werden.
Die Immobilisierungspartikel können kugelförmig, faserförmig oder schotterartig ausgebildet sein. Zum Beispiel können die Immobilisierungspartikel eine durch- schnittliche Partikelgröße in einem Bereich von > 20 μηη bis < 500 μηη beziehungsweise von > 100 μηη bis < 500 μηη aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroarrays sind auf dem zweiten Teilabschnitt Fängermoleküle immobili- siert. Dabei können auf unterschiedlichen Immobilisierungspartikeln unterschiedliche Fängermoleküle immobilisiert sein. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mikroarrays, welche einen Trägersubstrathalter zum Halten eines Trägersubstrats und mindestens einen bewegbaren Stift, insbesondere mehrere bewegbare Stifte, zur Aufnahme mindestens eines Immo- bilisierungspartikels und zum Transport des Immobilisierungspartikels zu einem von dem Trägersubstrathalter gehaltenen Trägersubstrat umfasst.
Der mindestens eine Stift kann dabei eine planare Aufnahmefläche zur Aufnahme eines oder mehrerer Immobilisierungspartikel aufweisen.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der mindestens eine Stift eine Aufnahmefläche mit mindestens einer Vertiefung, insbesondere mehreren Vertiefungen, zur Immobilisierungspartikelaufnahme auf. Dabei kann die mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme eines Immobilisierungspartikels oder zur Aufnahme von mehreren Immobilisierungspartikeln ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme eines Immobilisierungspartikels ausgebildet. Dabei kann die Form und Größe der mindestens einen Vertiefung etwa der Form und Größe eines halben Immobilisierungspartikels entsprechen. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass in jeder Vertiefung nur ein Immobilisierungspartikel aufgenommen, zu dem Trägersubstrat transportiert und mit diesem verbunden wird.
Insbesondere kann der mindestens eine Stift eine Aufnahmefläche mit zwei oder mehr, zueinander beabstandeten Vertiefungen aufweisen. Auf diese Weise können durch einen Stift mehrere zueinander in einem definierten Abstand angeordnete Immobilisierungspartikel gleichzeitig aufgenommen, transportiert und mit dem Trägersubstrat verbunden werden.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der Stift, insbesondere die Aufnahmefläche des Stifts, und/oder der Trägersubstrathalter, beheizbar. Auf diese Weise können Immobilisierungspartikel und Trägersubstrat thermoplastisch verbunden werden, insofern zumindest eines der zu verbindenden Elemente auf einem thermoplastischen Kunststoff basiert. Vorzugsweise ist dabei der mindestens eine Stift beziehungs- weise der Trägersubstrathalter auf eine Temperatur beheizbar, welche ausreichend über der Glasübergangstemperatur (Tg) des thermoplastischen Kunststoffs des Immobilisierungspartikels und/oder des Trägersubstrats liegt. Zum Beispiel kann der mindestens eine Stift auf eine Temperatur beheizbar sein, welche mindestens 20 K, beispielsweise 20 K bis 40 K, über der Glasübergangstemperatur (Tg) des thermoplastischen Kunststoffs des Immobilisierungspartikels und/oder des Trägersubstrats liegt. Beispielsweise liegt die Glasübergangstemperatur (Tg) im Fall eines Polycarbonats bei etwa 140 °C und im Fall eines Cyclo-Olefin- Copolymers bei etwa 145 °C.
Vorzugsweise ist der Trägersubstrathalter oberhalb (bezüglich der Gravitation) des mindestens einen Stifts positioniert oder positionierbar. Dabei ist der mindestens eine Stift vorzugsweise auf und ab (bezüglich der Gravitation) bewegbar, wobei die obere Fläche (bezüglich der Gravitation) des mindestens einen Stifts die Aufnahmefläche ist.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung weiterhin einen Immobilisierungsparti- kelnachfüllbereich zur Aufnahme einer Vielzahl von Immobilisierungspartikeln, welcher einen Boden mit einer Bodenoberfläche aufweist. Der mindestens eine Stift ist dabei vorzugsweise durch den Boden von einer ersten Position, in der die Aufnahmefläche des Stifts unterhalb der Bodenoberfläche, beispielsweise unterhalb der Bodenoberfläche und innerhalb des Bodens, positioniert ist, in eine zweite Position, in der die Aufnahmefläche des Stifts oberhalb der Bodenoberfläche, insbesondere oberhalb der Bodenoberfläche und benachbart zu einem von dem Trägersubstrathalter über dem Immobilisierungspartikelnachfüllbereich gehaltenen Trägersubstrat, positioniert ist, bewegbar. Auf diese Weise können in der ersten Position Immobilisierungspartikel aus dem Immobilisierungspartikel- nachfüllbereich auf die Aufnahmefläche des Stifts fallen und in der zweiten Position in Kontakt mit dem Trägersubstrat gebracht werden. Vorzugsweise liegen die Vertiefungsfreien Bereiche der Aufnahmefläche des mindestens einen Stifts in der zweiten Position an dem Trägersubstrat an. Auf diese Weise kann der erste Teilabschnitt der Immobilisierungspartikel in das Trägersubstrat eingebunden, insbesondere eingeprägt, werden. Durch die Tiefe der Vertiefung/en des mindestens einen Stifts kann dabei die Einbindetiefe, insbesondere die Einprägtiefe, der Immobilisierungspartikel in dem Trägersubstrat beziehungsweise die Höhe, um die die Immobilisierungspartikel aus dem Trägersubstrat herausragen, eingestellt werden.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung ein Immobilisierungspartikelreservoir auf- weisen. Über dieses Immobilisierungspartikelreservoir können dem Immobilisie- rungspartikelnachfüllbereich weitere Immobilisierungspartikel zugeführt werden. Gegebenenfalls können der auch der Immobilisierungspartikelnachfüllbereich und/oder das Immobilisierungspartikelreservoir beheizbar sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Mikroarrays, insbesondere eines erfindungsgemäßen Mikroarrays, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches die Verfahrensschritte:
a) Aufnehmen mindestens eines Immobilisierungspartikels durch den mindes- tens einen beweglichen Stift,
b) Transport des mindestens einen Immobilisierungspartikels zu einem von dem Trägersubstrathalter gehaltenen Trägersubstrat und
c) Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels mit dem Trägersubstrat,
umfasst.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in dem erfindungsgemäßen Verfahren können Immobilisierungspartikel präzise, beispielsweise in einer Mikroarraykammer, positioniert und somit einzelnen Spots definiert werden.
Die Verfahrensschritte a) bis c) können gleichzeitig durch eine Vielzahl von beweglichen Stiften durchgeführt werden. Es ist jedoch ebenso möglich die Verfahrensschritte a) bis c) - unter einer Positionsänderung des Trägersubstrathalters und damit des zu bestückenden Trägersubstrats - mehrfach mit einem oder meh- reren beweglichen Stiften zu wiederholen.
Zum Beispiel kann das Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels mit dem Trägersubstrat in Verfahrensschritt c) derart erfolgen, dass der mindestens eine Immobilisierungspartikel einen ersten, mit dem Trägersubstrat, ins- besondere formschlüssig, verbundenen, Teilabschnitt und einen zweiten offen liegenden, insbesondere aus dem Trägersubstrat herausragenden, Teilabschnitt aufweist.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah- rens erfolgt das Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels mit dem Trägersubstrat in Verfahrensschritt c) derart, dass der mindestens eine Immobilisierungspartikel einen ersten, in das Trägersubstrat, beispielsweise formschlüssig, eingebundenen/eingeprägten, Teilabschnitt und einen zweiten, aus dem Trägersubstrat herausragenden Teilabschnitt aufweist.
Das Verbinden kann gegebenenfalls durch Kleben erfolgen. Beim Verbinden durch Kleben sollte jedoch die Kompatibilität des Klebers mit den Sondenmaterialien, den zu prozessierenden Analyseproben, etc. berücksichtigt werden. Um dies zu vermeiden erfolgt das Verbinden in Verfahrensschritt c) im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Einprägen des mindestens einen Immobilisierungspartikels in das Trägersubstrat oder eine verformbare Vorstufe des Trägersubstrats. Durch das Einprägen kann um die Immobilisierungspartikel ein Wulst entstehen. Das Ein- prägen von Immobilisierungspartikeln hat den Vorteil, dass die Immobilisierungspartikel - unabhängig vom Partikeldurchmesser - um die gleiche Höhe aus dem Trägersubstrat herausragen. Dadurch kann zum Auslesen des Mikroarrays eine definierte Signalebene gewährleistet werden, was insbesondere bei fluoreszierenden Ausleseverfahren von entscheidender Bedeutung ist.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Kleben dadurch vermieden, dass das Verbinden in Verfahrensschritt c) durch thermoplastisches Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels mit dem Trägersubstrat erfolgt.
Zum Beispiel können Immobilisierungspartikel mit einem Partikelkern aus einem thermoplastischen Kunststoff und/oder ein Trägermaterial aus einem thermoplastischen Kunststoff eingesetzt werden. Dabei kann nur das Trägermaterial, nur der mindestens eine Immobilisierungspartikel oder sowohl das Trägermaterial als auch der mindestens eine Immobilisierungspartikel aus einem thermoplastischen
Kunststoff thermoplastisch verformt werden. Zum Beispiel kann ein Immobilisie- rungspartikel mit einem Partikelkern aus Glas in ein Trägersubstrat aus Kunststoff eingeprägt werden. Oder es kann ein Immobilisierungspartikel mit einem Partikelkern aus einem thermoplastischen Kunststoff unter thermoplastischer Verformung des Partikelkerns mit einem Trägersubstrat aus Glas verbunden werden. Oder es kann ein Immobilisierungspartikel mit einem Partikelkern aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Trägersubstrat aus einem thermoplastischen Kunststoff unter thermoplastischer Verformung des Partikelkerns und/oder des Trägersubstrats verbunden werden. Der mindestens eine Stift beziehungsweise der Trägersubstrathalter wird dabei vorzugsweise auf eine Temperatur geheizt, welche (ausreichend) über der Glasübergangstemperatur (Tg) des thermoplastischen Kunststoffs des Trägersubstrats und/oder des mindestens einen Immobilisierungspartikels liegt. Zum Beispiel kann der mindestens eine Stift beziehungsweise der Trägersubstrathalter auf eine Temperatur geheizt werden, welche mindestens 20 K, beispielsweise
20 K bis 40 K, über der Glasübergangstemperatur (Tg) des thermoplastischen Kunststoffs des Immobilisierungspartikels und/oder des Trägersubstrats liegt.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiterhin, insbesondere nach dem letzten
Verfahrensschritt c), den Verfahrensschritt: d) Aufbringen, insbesondere punktuelles Aufbringen (Spotten), von Fängermolekülen auf den Immobilisierungspartikeln. Da durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht die komplette Oberfläche des Trägersubstrats oberflächenmodifiziert wird, werden Fängermoleküle im We- sentlichen nur an den Immobilisierungspartikeln immobilisiert. Dies kann zum einen vorteilhafterweise eine Reduktion des Hintergrundrauschens zur Folge haben.
Zum anderen kann das Aufbringen von Fängermolekülen derart erfolgen, dass eine Menge von Fängermolekülen beziehungsweise eine Menge einer Lösung von Fängermolekülen aufgebracht wird, welche größer ist als zum Benetzen der, insbesondere offen liegenden, Immobilisierungspartikeloberfläche notwendig. Gegebenenfalls können neben den Immobilisierungspartikeln auf der Trägersubstratoberfläche befindliche Fängermoleküle durch einen, insbesondere auf den Verfahrensschritt d) folgenden, Verfahrensschritt: e) Waschen des Trägersubstrats, insbesondere der Trägersubstratoberfläche, beziehungsweise des Mikro- arrays, insbesondere der Immobilisierungspartikel aufweisenden Mikroarrayober- fläche, von der Trägersubstratoberfläche entfernt werden. Dies hat den Vorteil, dass Spotting-Geräte mit einer geringen Spottinggenauigkeit eingesetzt werden können und dennoch Spots mit einer, insbesondere durch die Größe und Befestigungsweise der Immobilisierungspartikel, definierten Spotgröße erzielt werden können.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung Mikroarrays, welche durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mikrofluidisches System, insbesondere ein Chiplabor (Englisch:„Lab-on-a-chip device"), beispielsweise für medizinische Anwendungen, zum Beispiel molekulare Diagnostik, welches ein erfindungsgemäßes Mikroarray umfasst.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
Fig. la einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroarrays;
Fig. lb einen schematischen Querschnitt durch das in Fig. la gezeigte Mikroarray mit auf den Immobilisierungspartikeln immobilisierten Fängermolekülen;
Fig. 2a einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während eines ersten Verfahrensschritts a) des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2b die in Fig. 2a gezeigte Vorrichtung während eines ersten Verfahrensschritts c); Fig. 2c die in Fig. 2a und 2b gezeigte Vorrichtung währen eines zweiten Verfahrensschritts a);
Fig. 3a einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines bewegbaren Stift einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3b einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines bewegbaren Stift einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig. 3c einen schematischen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines bewegbaren Stift einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur la zeigt, dass das Mikroarray ein Trägersubstrat 1 und eine Vielzahl von Immobilisierungspartikeln 2 zum Immobilisieren von Fängermolekülen umfasst, wobei die Immobilisierungspartikel 2 jeweils einen ersten, mit dem Trägersubstrat 1 verbundenen Teilabschnitt 2a und einen zweiten, offen liegenden Teilabschnitt 2b aufweisen. Figur la veranschaulicht, dass der zweite, offen liegende Teilanschnitt 2b dabei von außerhalb des Trägersubstrats 1 zugänglich ist. Figur la illustriert dabei, dass die Immobilisierungspartikel 2 auf diese Weise lokale, potentielle Binderegionen für zu immobilisierende Fängermoleküle zur Verfügung stellen.
Figur la zeigt weiterhin, dass dabei jeweils der erste Teilabschnitt 2a formschlüssig in das Trägersubstrat 1 eingebunden beziehungsweise eingeprägt ist, wobei der zweite Teilabschnitt 2b aus dem Trägersubstrat 1 herausragt. Wie in Figur la gezeigt, können die Immobilisierungspartikel 2 derart in das Trägersubstrat 1 eingebunden sein, dass eine Halbkugel eines kugelförmigen Immobilisie- rungspartikels in das Trägersubstrat 1 eingebunden ist, wobei die andere Halbkugel desselben Immobilisierungspartikels 2 aus dem Trägersubstrat 1 herausragt. So kann gewährleistet werden, dass die Signalebene D, in der beispielsweise die Fluoreszenz gemessen wird, von der Oberfläche des Trägersubstrats 1 beabstandet ist.
Das Trägersubstrat 1 ist dafür vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet. Die Immobilisierungspartikel 2 weisen dabei vorzugsweise jeweils einen Partikelkern aus Glas auf, der eine Immobilisierungsbeschichtung zum Immobilisieren von Fängermolekülen aufweist beziehungsweise dessen Oberfläche zum Immobilisieren von Fängermolekülen funktionalisiert ist. Figur lb zeigt das Mikroarray aus Figur la nach dem Aufbringen, insbesondere Spotten, von Fängermolekülen 3 auf den Immobilisierungspartikeln 2 und veranschaulicht, dass auf dem zweiten Teilabschnitt 2b Fängermoleküle 3 immobilisiert sind.
Die Figuren 2a bis 2c zeigen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mikroarrays, welche einen Trägersubstrathalter (nicht dargestellt) zum Halten eines Trägersubstrats 1 und eine Vielzahl von bewegbaren Stiften 4, insbesondere vier bewegbare Stifte 4, mit planaren Aufnahmeflächen 5 zur Aufnahme und zum Transport von Immobili- sierungspartikels 2 zu einem von dem Trägersubstrathalter 4 gehaltenen Trägersubstrat 1 umfasst. Zum Bestücken eines Trägersubstrats 1 aus einem thermoplastischen Kunststoff, sind die Stifte 4 vorzugsweise beheizbar. Zum Bestücken einer verformbaren Vorstufe eines Trägersubstrats 1 können die Stifte 4 unbe- heizt ausgeführt sein. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Immobilisie- rungspartikelnachfüllbereich 7 zur Aufnahme einer Vielzahl von Immobilisierungspartikeln 2. Die Figuren 2a bis 2c zeigen, dass der Immobilisierungsparti- kelnachfüllbereich 7 einen Boden 8 mit einer Bodenoberfläche 9 aufweist, wobei die Stifte 4 durch den Boden 8 von einer ersten Position, in der die Aufnahmeflä- chen 5 der Stifte 4 unterhalb der Bodenoberfläche 9 positioniert ist, in eine zweite
Position, in der die Aufnahmeflächen 5 der Stifte 4 oberhalb der Bodenoberfläche 9 und benachbart zu dem von dem Trägersubstrathalter über dem Immobilisie- rungspartikelnachfüllbereich 7 gehaltenen Trägersubstrat 1 positioniert ist, bewegbar sind.
Die Figuren 2a bis 2c veranschaulichen ferner eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Figur 2a zeigt, dass in Verfahrensschritt a), in dem die Stifte 4 in der ersten Position positioniert sind, Immobilisierungspartikel 2 auf den Aufnahmeflächen 5 der Stifte 4 aufgenommen werden. Insbesondere Rutschen dabei die Immobilisierungspartikel 2 aus dem Immobili- sierungspartikelnachfüllbereich 7 auf die tiefer positionierten Aufnahmeflächen 5 der Stifte 4. Mit anderen Worten, die Stifte 4 sind in der ersten Position gegenüber dem umgebenden Immobilisierungspartikelnachfüllbereich 7 nach unten versetzt, sodass beim Einfahren der Stifte 4 neue Immobilisierungspartikel nach- fallen. Je nach Größe und Form der Stifte 4 und Immobilisierungspartikel 2 können dabei einzelne Immobilisierungspartikel 2 oder eine Anhäufung von Immobi- lisierungspartikeln aufgenommen, transportiert und mit dem Trägersubstrat 1 verbunden werden. Ein Glaspartikelreservoir sorgt dabei für ein ständiges Nachführen von Immobilisierungspartikeln 2. Figur 2b illustriert, dass die Stifte 4 aufwärts in die zweite Position bewegt werden. Dabei werden die aufgenommenen Immobilisierungspartikel 2 zu dem Trägersubstrat transportiert und durch Einprägen der Immobilisierungspartikel 2 in das Trägersubstrat 1 oder eine verformbare Vorstufe des Trägersubstrats 1 mit diesem verbunden werden. Figur 2b veranschaulicht, dass das Verbinden dabei derart erfolgt, dass die Immobilisierungspartikel 2 einen ersten, in das Trägersubstrat 1 formschlüssig eingeprägten Teilabschnitt 2a und einen zweiten, aus dem Trägersubstrat 1 herausragenden Teilabschnitt 2b aufweisen.
Figur 2c zeigt, dass die Stifte anschließend wieder abwärts in die erste Position bewegt werden, in der neue Immobilisierungspartikel 2 auf die Aufnahmeflächen
5 der Stifte 4 rutschen beziehungsweise fallen.
Die Figuren 3a bis 3c zeigen eine erste, zweite und dritte Ausführungsform eines bewegbaren Stifts 5 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Rahmen der in Figur 3a gezeigten, ersten Ausführungsform weist der Stift 5 eine planare Aufnahmefläche 5 auf. Im Rahmen der in Figur 3b gezeigten, zweiten Ausführungsform weist der Stift 4 eine Aufnahmefläche 5 mit einer Vertiefung 6 zur Aufnahme von Immobilisierungspartikeln 2 auf. Im Rahmen der in Figur 3c gezeigten, dritten Ausführungsform weist der Stift 4 eine Aufnahmefläche 5 mit drei zueinander beabstandete Vertiefungen 6 zur Aufnahme von jeweils einem Immobilisierungspartikel 2 auf. Figur 3c zeigt, dass dabei die Form und Größe der Vertiefungen in etwa der Form und Größe eines halben Immobilisierungspartikels 2 entspricht. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass in jeder Vertiefung nur ein Immobilisierungspartikel 2 aufgenommen, zu dem Trägersubstrat 1 transpor- tiert und mit diesem verbunden wird, wobei die Immobilisierungspartikel 2 zueinander in einem definierten Abstand positioniert werden.

Claims

R. 331013 2011/113628 PCT/EP2011/050763 - 14 - Ansprüche
1. Mikroarray, umfassend
ein Trägersubstrat (1) und
eine Vielzahl von Immobilisierungspartikeln (2) zum Immobilisieren von Fängermolekülen (3),
wobei die Immobilisierungspartikel (2) jeweils einen ersten, mit dem Trägersubstrat (1) verbundenen Teilabschnitt (2a) und einen zweiten, offen liegenden Teilabschnitt (2b) aufweisen.
2. Mikroarray nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilabschnitt (2a) in das Trägersubstrat (1) eingebunden, insbesondere eingeprägt, ist.
3. Mikroarray nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilabschnitt (2b) aus dem Trägersubstrat (1) herausragt.
4. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Trägersubstrat (1) aus einem Kunststoff ausgebildet ist und die Immobilisierungspartikel (2) jeweils einen Partikelkern aus Glas oder Kunststoff aufweisen, oder
- das Trägersubstrat (1) aus Glas ausgebildet ist und die Immobilisierungspartikel (2) jeweils einen Partikelkern aus Kunststoff aufweisen.
5. Mikroarray nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Oberfläche der Partikelkerne zum Immobilisieren von Fängermolekülen (3) funktionalisiert ist, und/oder
- die Partikelkerne jeweils eine Immobilisierungsbeschichtung zum Immobilisieren von Fängermolekülen (3) aufweisen. R. 331013
2011/113628 PCT/EP2011/050763
- 15 -
6. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zweiten Teilabschnitt (2b) Fängermoleküle (3) immobilisiert sind.
7. Vorrichtung zur Herstellung eines Mikroarrays, insbesondere eines Mikroarrays nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend
- einen Trägersubstrathalter zum Halten eines Trägersubstrats (1) und
- mindestens einen bewegbaren Stift (4) zur Aufnahme mindestens eines Immobilisierungspartikels (2) und zum Transport des Immobilisie- rungspartikels (2) zu einem von dem Trägersubstrathalter (4) gehaltenen Trägersubstrat (1).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stift (4) eine Aufnahmefläche (5) mit mindestens einer Vertiefung
(6) zur Immobilisierungspartikelaufnahme aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (4) und/oder der Trägersubstrathalter beheizbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin einen Immobilisierungspartikelnachfüllbereich
(7) zur Aufnahme einer Vielzahl von Immobilisierungspartikeln (2) umfasst, wobei der Immobilisierungspartikelnachfüllbereich (7) einen Boden (8) mit einer Bodenoberfläche (9) aufweist, wobei der mindestens eine Stift (4) durch den Boden (8) von einer ersten Position, in der die Aufnahmefläche (5) des Stifts (4) unterhalb der Bodenoberfläche (9) positioniert ist, in eine zweite Position, in der die Aufnahmefläche (5) des Stifts (4) oberhalb der Bodenoberfläche (9) und benachbart zu einem von dem Trägersubstrathalter über dem Immobilisierungspartikelnachfüllbereich (7) gehaltenen Trägersubstrat (1) positioniert ist, bewegbar ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Mikroarrays mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, umfassend die Verfahrensschritte:
a) Aufnehmen mindestens eines Immobilisierungspartikels (2) durch den mindestens einen beweglichen Stift (4), R. 331013
2011/113628 PCT/EP2011/050763
- 16 - b) Transport des mindestens einen Immobilisierungspartikels (2) zu einem, von dem Trägersubstrathalter gehaltenen Trägersubstrat (1) und
c) Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels (2) mit dem Trägersubstrat (1).
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels (2) mit dem Trägersubstrat (1) in Verfahrensschritt c) derart erfolgt, dass der mindestens eine Immobilisierungspartikel (2) einen ersten, in das Trägersubstrat (1) eingebundenen Teilabschnitt (2a) und einen zweiten, aus dem Trägersubstrat (1) herausragenden Teilabschnitt (2b) aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden in Verfahrensschritt c) durch Einprägen des mindestens einen Immobilisierungspartikels (2) in das Trägersubstrat (1) oder eine verformbare Vorstufe des Trägersubstrats (1) erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden in Verfahrensschritt c) durch thermoplastisches Verbinden des mindestens einen Immobilisierungspartikels (2) mit dem Trägersubstrat (1) erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt:
d) Aufbringen von Fängermolekülen (3) auf den Immobilisierungspartikeln (2),
umfasst.
PCT/EP2011/050763 2010-03-17 2011-01-20 Mikroarray mit immobilisierungspartikeln WO2011113628A1 (de)

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