[go: up one dir, main page]

DE10034570A1 - Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen

Info

Publication number
DE10034570A1
DE10034570A1 DE2000134570 DE10034570A DE10034570A1 DE 10034570 A1 DE10034570 A1 DE 10034570A1 DE 2000134570 DE2000134570 DE 2000134570 DE 10034570 A DE10034570 A DE 10034570A DE 10034570 A1 DE10034570 A1 DE 10034570A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
carrier substance
fibers
strips
chips
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2000134570
Other languages
English (en)
Inventor
Kang-Hun Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Delbrueck Centrum fuer Molekulare in der Helmholtz Gemeinschaft
Original Assignee
Max Delbrueck Centrum fuer Molekulare in der Helmholtz Gemeinschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Max Delbrueck Centrum fuer Molekulare in der Helmholtz Gemeinschaft filed Critical Max Delbrueck Centrum fuer Molekulare in der Helmholtz Gemeinschaft
Priority to DE2000134570 priority Critical patent/DE10034570A1/de
Priority to PCT/DE2001/002559 priority patent/WO2002005945A1/de
Publication of DE10034570A1 publication Critical patent/DE10034570A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00457—Dispensing or evacuation of the solid phase support
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00513—Essentially linear supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00513—Essentially linear supports
    • B01J2219/0052—Essentially linear supports in the shape of elongated tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00513—Essentially linear supports
    • B01J2219/00524—Essentially linear supports in the shape of fiber bundles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B01J2219/00531—Sheets essentially square
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B01J2219/00533—Sheets essentially rectangular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B01J2219/00536—Sheets in the shape of disks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B01J2219/00538—Sheets in the shape of cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00585—Parallel processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00608—DNA chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00612—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports the surface being inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00614—Delimitation of the attachment areas
    • B01J2219/00621—Delimitation of the attachment areas by physical means, e.g. trenches, raised areas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00623—Immobilisation or binding
    • B01J2219/00626—Covalent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00623—Immobilisation or binding
    • B01J2219/0063—Other, e.g. van der Waals forces, hydrogen bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00664—Three-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00673—Slice arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00722—Nucleotides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00725—Peptides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • C40B40/04—Libraries containing only organic compounds
    • C40B40/06—Libraries containing nucleotides or polynucleotides, or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • C40B40/04—Libraries containing only organic compounds
    • C40B40/10—Libraries containing peptides or polypeptides, or derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Mikroarray-Chips für die Untersuchung einer großen Anzahl von Einzelwerten, insbesondere von DNS- oder Protein-Mikroarray-Chips. Bei diesem Verfahren wird das Substrat (z. B. DNS, Protein oder sonstige Testsubstanzen) in einer Trägersubstanz homogen verteilt. Die Trägersubstanz mit dem darin enthaltenden Substrat wird in Form von mikroskopisch dünnen Fasern gebracht und verschiedene Fasern werden gebündelt. Alternativ wird die Trägersubstanz mit dem Substrat in Schichten aufeinander aufgetragen, die Gesamtschicht in Streifen geschnitten und verschiedene Streifen zu einem Block vereint. Das Bündel bzw. der Block wird quer zur Längsachse in dünne Scheiben geschnitten, auf eine feste Unterlage gebracht und fixiert. Die Trägersubstanz wird entfernt und das Substrat auf der Unterlage immobilisiert. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung von Mikroarray-Chips mit beliebig vielen Substraten. Die herausragenden Vorteile dieser Methode sind: 1. Die einfache Herstellung von nahezu unbegrenzt vielen Chips (ein Bündel/Block von 10 cm Länge ergeben 1000 Scheiben = Chips à 100 Mikrometer Dicke), 2. die geringe Variabilität unter den Chips einer Serie (die 1000 Scheiben sind vom Substratgehalt nahezu identisch). Dadurch ist eine effiziente und ökonomische Herstellung von Mikroarray-Chips für den steigenden Bedarf in der biomedizinischen Forschung und Industrie möglich.

Description

Nicht zuletzt mit dem Humanen Genomprojekt, das kurz vor der vollständigen Entschlüsselung der menschlichen Erbinformation steht, findet zur Zeit ein drastischer Umbruch im biomedizinischen Feld statt. In diesem Zusammenhang scheint die sogenannte Mikroarray-Technik als erste technische Neuheit hervorzugehen, die ein Potenzial hat vergleichbar der PCR-Technik in den 80er Jahren (siehe "insight"-Artikel der Nature- Ausgabe vom 15 Juni 2000, Vol. 405, ab Seite 819: Functional genomics).
Gegenwärtig wird die Herstellung von sogenannten Mikroarray-Chips für die biomedizinische Forschung vor allem durch zwei Verfahren realisiert: 1. Auf einer Unterlage (Glas oder Membran) werden die Substrate (DNA oder Protein) als Punkte durch mechanisch betriebene feine Metallspitzen aufgetragen; 2. Das Auftragen der Punkte geschieht durch Düsen, die aus den Düsen von Tintenstrahldruckern adaptiert sind.
Beide Verfahren sind zwar in der Lage, Chips mit bis zu Millionen von individuellen Punkten von ca. 10-100 Mikrometer Durchmesser herzustellen, jedoch die Herstellung ist aufwendig aufgrund des Herstellungsprinzips, dass jeder Punkt auf jedem Chip einzeln aufgebracht werden muss. Dieser Nachteil nimmt proportional mit der Anzahl der Substrate (Punkte pro Chip) und der Anzahl der Chips zu. Ein weiterer, qualitativer Nachteil ist die Variabilität der Punkte von Chip zu Chip sogar in derselben Herstellungsserie. Dies ist einerseits durch die mechanische Limitation der Pinspitzen der Auftragungsroboter, andererseits wieder im Herstellungsverfahren (das Auftragen von individuellen Punkten) begründet und beeinträchtigt die Vergleichbarkeit der Resultate.
Vor diesem Hintergrund ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues Verfahren für die Herstellung von Mikroarray-Chips. Die Hauptziele der Erfindung sind eine geringe Variabilität der Chips (Qualitätsverbesserung) und eine höhere Ökonomie der Herstellung vor allem von großen Mengen gleicher Chips.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß den Ansprüchen realisiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein Substrat (z. B. DNA, Protein oder chemische Substanz) in einer Trägersubstanz (z. B. Paraffin, Polyacrylamid) homogen aufgelöst wird,
  • - die Trägersubstanz unter Bedingungen, die das enthaltene Substrat nicht zerstören, in festen Aggregatzustand überführt wird,
  • - die Trägersubstanz mit dem Substrat in eine faserförmige Form mit Durchmesser im Mikrometerbereich gegossen, geformt oder geschnitten wird,
  • - verschiedene faserförmige Trägersubstanzen mit dem jeweiligen Substrat in beliebiger Zusammensetzung zu einem Bündel kombiniert werden,
  • - die einzelnen Fasern durch Trennmaterial voneinander isoliert im Bündel vorliegen,
  • - die Kombination von verschiedenen Fasern in definierter Anordnung gebracht werden,
  • - alternativ die Trägersubstanz mit dem Substrat in Schichten gegossen, geformt oder geschnitten wird,
  • - verschiedene Schichten in Lagen übereinander geschichtet werden und Trennschichten jeweils Schichten mit unterschiedlichen Substraten separieren,
  • - die Gesamtschicht in Streifen geschnitten wird,
  • - verschiedene Streifen zu einem Block zusammengesetzt werden, wobei wiederum Trennschichten zwischen Streifen integriert werden,
  • - die verschiedenen Schichten und Streifen in definierter Anordnung hergestellt werden,
  • - das Trennmaterial bzw. die Trennschicht aus demselben Trägermaterial ohne Substrat besteht,
  • - das Trennmaterial bzw. die Trennschicht aus einem anderen Material besteht, das am Trägermaterial haftet,
  • - die Bündel oder die Blöcke in dünnen Scheiben von wenigen Mikrometern geschnitten werden,
  • - die Scheiben auf einer geeigneten festen Unterlage aufgetragen werden,
  • - die Trägersubstanz von der Unterlage entfernt wird und dabei das Substrat an der jeweiligen Stelle auf der Unterlage immobilisiert wird,
  • - alternativ: die Trägersubstranz nicht entfernt, jedoch das Substrat auf die Oberfläche der Scheibe gebracht und mitsamt der Trägersubstanz auf der Unterlage immobilisiert wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als erster Schritt das Substrat in einer Trägersubstanz homogen verteilt. Als Substrat können verschiedenste Testsubstanzen verwendet werden, die in großer Anzahl vorliegen, insbesondere DNS für Genexpressionsanalysen und Proteine für Proteomanalysen, aber auch chemische Substanzen, wie sie bei der Suche nach neuen Medikamenten untersucht werden. Als Trägersubstanz können verschiedenste Substanzen verwendet werden, die eine homogene Mischung des Substrats ermöglichen und nicht das Substrat beschädigen. Die Trägersubstanz ist zunächst formbar, wird dann entweder chemisch (durch eine chemische Reaktion, z. B. Polyacrylamidgel) oder physikalisch (durch Abkühlung, z. B. Paraffin) in einen festen Zustand überführt.
Die Trägersubstanz mit dem darin enthaltenen Substrat wird in Form von mikroskopisch dünnen Fasern (bis zu Durchmessern von unter 100 Mikrometer) gegossen, gezogen oder geschnitten. Fasern mit unterschiedlichen Substaten werden in definierter Anordung gebündelt. Trennmaterial separiert verschiedene Fasern, so dass die Substrate voneinander isoliert sind. Alternativ wird die Trägersubstanz mit dem Substrat in dünnen Schichten (bis zu Dicken von unter 100 Mikrometer) in Lagen aufeinander aufgetragen. Auch hier isolieren Trennschichten Lagen mit verschiedenen Substraten voneinander. Die Gesamtschicht wird in feinen Streifen (bis zu Breiten von unter 100 Mikrometer) geschnitten. Verschiedene Streifen werden zu einem Block vereint. Das Trennmaterial bzw. die Trennschicht besteht entweder aus demselben Trägermaterial ohne Substrat oder aus einem anderen Material, das sich an das Trägermaterial haften lässt.
Das Faserbündel bzw. der Streifenblock wird quer zur Längsachse in dünne Scheiben (bis zu Dicken von unter 100 Mikrometer) geschnitten, auf eine feste Unterlage gebracht und fixiert. Als Unterlagen werden Glasplatten, Metallplatten oder sonstige Platten verwendet, die geeignet sind, das Substrat kovalent oder nicht-kovalent zu immobilisieren. Die Fixation der Scheiben erfolgt chemisch (z. B. durch kovalente Bindung des Trennmaterial an die chemisch vorbehandelte Unterlage) oder physikalisch (z. B. durch Kleben, Pressen oder Aufbrennen). Während oder nach der Fixierung wird die Trägersubstanz entfernt und das Substrat auf der Unterlage immobilisiert. Alternativ wird die Trägersubstanz belassen, dafür das Substrat aus der Trägersubstanz an die Oberfläche gebracht (z. B. durch ein elektrisches Feld bei einem Polyacrylamidgel als Trägersubstanz) und so fixiert.
Auf diese Weise können Mikroarray-Chips mit Substraten in der Größenordnung von 106 und mehr in einer Serie von 1000 bis 106 Stückzahlen hergestellt werden. Beispielsweise ist ein Chip mit 104 Substrat-Punkten von 100 Mikrometer Durchmesser und einer Trennschichtdicke von ebenfalls 100 Mikrometer (100 × 2 × 100 Mikrometer)2 = 2 × 2 cm2 = 4 cm2 groß, und bei einer Scheibendicke von 100 Mikrometer gehen aus einem Block von 10 cm Länge 1000 Scheiben, also Chips, hervor. Anzahl und Abmessungen der Substrat-Punkte entsprechen der Dimension bei zur Zeit hergestellten Chips durch andere Herstellungsverfahren.
Die herausragenden Vorteile dieser Methode sind:
  • 1. Die ökonomische und schnelle Herstellung von einem Vielfachen der Chipmengen, die nach den bisher üblichen Herstellungsverfahren in einer Serie produziert werden. Beispielsweise ergibt ein Faserbündel von 10 cm Länge 1000 Chips. Diese Zahl erreicht bei den Streifenblöcken eine Million Chips, da bei einer Schichtabmessung von 10 cm × 10 cm parallel 1000 Blöcke verarbeitet werden.
  • 2. Die geringe Variabilität der Chips einer Serie. Dadurch, dass alle Substrate in dem Faserbündel oder Streifenblock in der Längsachse absolut homogen sind und die einzelnen Substrat-Punkte alle die gleiche Größe haben, hängt die Variabilität unter den Chips einer Serie lediglich von der Präzision des Schneidevorgangs ab. Anders als die individuelle Punkt- Auftragung bei der konventionellen Technik der Mikroarray-Chipherstellung, erfolgt der Schnitt in einem Zug durch den gesamten Block, so dass die Variabilität der individuellen Substrat-Punkte prinzipiell geringer ist.
Die Anwendungsgebiete sind bereits jetzt als immens einzuschätzen, eine genaue Abschätzung des gesamten potenziellen Anwendungsgebiets ist kaum möglich. Angespornt durch das Humane Genomprojekt haben beispielsweise DNS-Mikrochips bereits massiven Einzug in Forschungsinstitute und in die pharmazeutische Industrie erhalten, und weitere Anwendungsbereiche eröffnen sich in rasanter Folge. Ein möglicherweise noch größerer Markt ist voraussichtlich in der klinischen Anwendung für Screening-Untersuchungen.
Die bisherigen Herstellungtechniken sind relativ ineffizient, d. h. gemessen an dem finanziellen und zeitlichen Aufwand ist die Produktion gering. Dadurch ist bereits jetzt die Nachfrage größer als das Angebot, und dies wird sich in den kommenden Jahren verschärfen, vor allem nach der Fertigstellung des Humanen Genomprojekts. Wichtiger noch ist, dass aufgrund des hohen technischen Aufwandes die konventionellen Chips sehr teuer sind und damit die Chips für viele Anwendungen, die wissenschaftlich und medizinisch sinnvoll wären, finanziell unerschwinglich machen. Das hier vorgestellte Verfahren wird die Produktionskosten und damit die Preise drastisch senken können und gleichzeitig eine qualitative Verbesserung der Chips erreichen.

Claims (31)

1. Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Substrat mit einer Trägersubstanz homogen vermischt wird,
die Trägersubstanz mit dem Substrat in eine Form gebracht wird,
verschiedene Substrat-Trägersubstanz-Gemische zu einem Bündel zusammensetzt werden,
anschließend das Bündel in dünne Scheiben geschnitten wird,
die Scheiben auf eine geeignete feste Unterlage gebracht werden und
schließlich die Trägersubstanz entfernt und dabei das Substrat auf der Unterlage immobilisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein biologisches oder chemisches Testmaterial als Substrat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Nukleotidsequenzen als Substrat.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Peptidsequenzen als Substrat.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Material als Trägersubstanz, das von einem formbaren Zustand in einen festen Aggregatzustand versetzt werden kann, ohne das Substrat zu beschädigen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch Paraffin als Trägersubstanz.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch Polyacrylamid als Trägersubstanz.
8. Methode zur Verarbeitung und Bündelung von Substrat-Trägersubstanz-Gemischen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat-Trägersubstanz-Gemisch in Form von Fasern gezogen oder gegossen wird und
eine gewünschte Anzahl von Fasern mit unterschiedlichen Substraten zu einem geordneten Bündel zusammengesetzt werden.
9. Methode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern von beliebigem Durchmesser, insbesondere auch von Durchmessern unter 100 Mikrometer, hergestellt werden.
10. Methode nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine sonstige Anordnung der Fasern mit verschiedenen Substraten, die geignet ist, um die Fasern im Querschnitt eindeutig zu identifizieren.
11. Methode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern von beliebigem Querschnitt, insbesondere auch von quadratischem Querschnitt, hergestellt werden.
12. Methode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern mit verschiedenen Substraten in einem konzentrischen Raster (Abb. 1a) geordnet werden.
13. Methode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern mit verschiedenen Substraten in einem rechteckigen Raster (Abb. 1b) geordnet werden.
14. Methode zur Verarbeitung und Bündelung von Substrat-Trägersubstanz-Gemischen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat-Trägersubstanz-Gemisch in Form von Schichten gebracht wird,
beliebig viele Schichten mit unterschiedlichen Substraten aufeinander geschichtet werden,
die Schichten in Streifen geschnitten werden und
schließlich die Streifen zu einem Bündel zusammengesetzt werden.
15. Methode nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine beliebige Dicke der Schichten, insbesondere auch Dicken von unter 100 Mikrometer.
16. Methode nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei übereinander liegende Schichten durch eine Trennschicht separiert sind (Abb. 2a).
17. Methode nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Schichten mit beliebig vielen Lagen in Streifen (Abb. 2b) geschnitten werden.
18. Methode nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass geschnittenen Streifen eine beliebige Breite haben, insbesondere Breiten von unter 100 Mikrometer.
19. Methode nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass geschnittenen Streifen mit anderen Streifen an den Schnittstellen zusammengesetzt werden (Abb. 2c).
20. Methode nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusammengesetzten Streifen durch eine Trennschicht separiert sind (Abb. 2c).
21. Methode zur Herstellung von Mikroarray-Chips aus Bündeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bündel quer zur Längsachse in Scheiben geschnitten wird,
die Scheiben auf eine geeignete feste Unterlage gebracht werden,
die Trägersubstanz entfernt und das Substrat auf der Unterlage immobilisiert wird.
22. Methode nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch Scheiben beliebiger Dicke, insbesondere von Dicken unter 100 Mikrometer.
23. Methode nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein festes Material als Unterlage, das die Haftung des Substrates gewährleistet.
24. Methode nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch unbehandeltes Glas als Material der festen Unterlage.
25. Methode nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch behandeltes Glas als Material der festen Unterlage.
26. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägersubstanz chemisch herausgelöst wird.
27. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägersubstanz physikalisch herausgelöst wird, z. B. Verdampfung durch Wärme-Einwirkung.
28. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägersubstanz biologisch herausgelöst wird, z. B. Verdauung durch Enzyme.
29. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nicht-kovalent auf der Unterlage immobilisiert wird.
30. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat kovalent an der Unterlage gebunden wird.
31. Methode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägermaterial nicht entfernt wird,
das Substrat an die Oberfläche der Scheibe gebracht wird,
das oberflächliche Substrat mit dem darunter liegenden Trägermatrial an der Unterlage fixiert wird.
DE2000134570 2000-07-14 2000-07-14 Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen Withdrawn DE10034570A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000134570 DE10034570A1 (de) 2000-07-14 2000-07-14 Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen
PCT/DE2001/002559 WO2002005945A1 (de) 2000-07-14 2001-07-13 Verfahren zur herstelkung von mikroarray-chips mit nukleinsäuren, proteinen oder anderen testsubstraten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000134570 DE10034570A1 (de) 2000-07-14 2000-07-14 Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10034570A1 true DE10034570A1 (de) 2002-01-31

Family

ID=7649121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000134570 Withdrawn DE10034570A1 (de) 2000-07-14 2000-07-14 Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10034570A1 (de)
WO (1) WO2002005945A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10110511C1 (de) * 2001-02-28 2002-10-10 Attomol Gmbh Molekulare Diagno Verfahren zur Herstellung eines Arrays zur Detektion von Komponenten aus einer biologischen Probe
DE10117135A1 (de) * 2001-04-05 2002-10-17 Biotechnolog Forschung Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl identischer Kopien einer planaren Testanordnung von Sondenmolekülen
DE102006027517A1 (de) * 2006-06-09 2007-12-13 Euroimmun Medizinische Labordiagnostika Ag Verfahren zur Erzeugung perfekter Macro- und Microarrays durch Kombinieren vorselektierter beschichteter Festphasen-Fragmente

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4914022A (en) * 1987-10-21 1990-04-03 Amc Cancer Research Center Method for preparing multiple tissue samples for microscopic investigation and testing
SE9404166D0 (sv) * 1994-11-30 1994-11-30 Pharmacia Biotech Ab Multifunctional surfaces
US6037186A (en) * 1997-07-16 2000-03-14 Stimpson; Don Parallel production of high density arrays
CA2301539C (en) * 1997-09-11 2003-06-17 Genovations, Inc. Method of making high density arrays
WO1999019711A1 (en) * 1997-10-16 1999-04-22 Millstein Larry S Method for producing arrays and devices relating thereto
DE69835342T2 (de) * 1998-04-27 2007-08-23 Corning Inc. Verfahren zur Ablage von biologischen Proben mit Hilfe eines nachgezogenen Kapillarspeichers
BR9816009A (pt) * 1998-09-08 2001-06-05 Tibotec Nv Método para a rápida filtragem de analitos
US6129896A (en) * 1998-12-17 2000-10-10 Drawn Optical Components, Inc. Biosensor chip and manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002005945A1 (de) 2002-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19740263C2 (de) Kachelungsverfahren zum Bauen eines chemischen Arrays
DE69609345T2 (de) Verfahren zur herstellen einer trägerplatte für eine zweidimensionales netwerk von mikrohohlen ins besonderes für biologische tests oder kulturen
DE69812655T2 (de) Verfahren zum erstellen von arrays hoher dichte
DE69221980T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von dns-nukleotid-sequenzen
DE69924681T2 (de) Probenhalterungselement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE60316562T2 (de) Gewebe-array-konstruktions-instrument
DE69928230T2 (de) Elektrophoretisches nukleinsäure-aufreinigungsverfahren
DE60013848T2 (de) Mikrofluid-vorrichtungen zur gesteuerten handhabung von kleinstvolumen
EP1277055A1 (de) Biochip zur archivierung und labormedizinischen analyse von biologischem probenmaterial
EP1247085B1 (de) Verfahren zur herstellung von materialblöcken mit einer vielzahl von zu untersuchenden proben
DE112004000250T5 (de) Probenaufbereitungsplatte für die Massenspektrometrie
EP0751827B1 (de) Verfahren zur bearbeitung von nukleinsäuren
DE10034570A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Mikroarray-Chips mit Nukleinsäuren, Proteinen oder anderen Testsubstanzen
EP1307286B1 (de) Nukleinsäurenbibliothek oder protein- oder peptibibliothek
EP1207960B1 (de) Nadel und verfahren zum transfer von liquiden sowie verfahren zum herstellen der nadel
DE29923907U1 (de) Miniaturisierter Objektträger zur Durchführung einer Vielzahl von Testreihen im Submikroliterbereich
DE4317414C1 (de) Mittel zur komplexen Diagnostik der Genexpression und Verfahren zur Anwendung für die medizinische Diagnostik und die Genisolierung
DE10259821A1 (de) Bio-Chip
DE60100538T2 (de) Verfahren zur charakterisierung und qualitätskontrolle von porösen medien
DE10162176A1 (de) Verfahren zum simultanen positionsspezifischen Schneiden von fadenförmigen organischen Molekülketten, insbesondere DNA
DE102004043870B4 (de) Verfahren zur Erweiterung des dynamischen Erfassungsbereich bei Mikroarrays
DE602004010037T2 (de) Mikrokanalreihenkomponente, Mikrokanalreihen zur Rückgewinnung von Biomolekülen und Verfahren zur Rückgewinnung von Biomolekülen
DE10117135A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl identischer Kopien einer planaren Testanordnung von Sondenmolekülen
WO2010133301A1 (de) Verfahren zur analyse des neuritenwachstums
DE102007028423A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Aggregaten biologischer Zellen

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee