DE69832817T2

DE69832817T2 - Verfahren mit auf einer disc-oberfläche gebundenen einfangsmolekül

Info

Publication number: DE69832817T2
Application number: DE69832817T
Authority: DE
Inventors: Jose Remacle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: ATE313079T1; EP1044375B1; DE69832817D1; CN1230682C; BR9814726A; EP1044375A1; CN1285917A; JP2002501174A; AU2041899A; AU746768B2; WO1999035499A1; IL136978A0; CA2312173A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nachweis- und/oder Quantifizierungsverfahren für ein Zielmolekül aufgrund seiner Bindung an ein Einfangmolekül, das auf der Oberfläche einer Platte fixiert ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Platte mit einem auf dessen Oberfläche fixierten nicht spaltbaren Einfangmolekül, deren Herstellungsverfahren und ein Diagnose- und/oder Lesegerät für diese Platte oder diese Platte umfassend.
Allgemeiner Stand der Technik
Das vollständige Nachweisverfahren für ein Zielmolekül (wie eine von einem Mikroorganismus erhaltene Nukleotidsequenz) verlangt die folgenden Schritte:

– mögliche Herstellung einer Probe,
– mögliche Amplifikation des "gereinigten" Moleküls,
– Bindung des Moleküls an ein "Einfangmolekül" (d. h. Sequenz oder Rezeptor), das vorzugsweise auf einem festen Träger fixiert ist,
– dessen Markierung und schließlich
– die Analyse des durch die Markierung erhaltenen Signals.

Somit besteht ein Bedarf an einer möglicherweise vereinfachten automatischen Vorrichtung und einem ebensolchen Verfahren, die mehrere (oder möglicherweise alle) diese Schritte durchführen können, insbesondere die Analyse des erhaltenen Signals, und die innerhalb einer großen Anzahl von komplexen Molekülen das nachzuweisende spezifische Molekül oder den nachzuweisenden Mikroorganismus erkennen können.
Das Streben nach einer Miniaturisierung der Bindung von Molekülen auf einer vorbestimmten kleinen Oberfläche und die Identifizierung dieser Stelle führte zur Verwendung von mikroelektronischen Schaltkreisen für den Bau eines als DNS-Chips entwickelten Netzes (US-Patent 5,632,957, US-Patent 5,605,662 und WO 94/22889).
Ein anderer Ansatz für die Analyse einer großen Anzahl biologischer Moleküle ist der Biochip. Diese biologischen Moleküle können entweder durch direkte Synthese der Einfangmoleküle auf der Oberfläche von Biochips (WO 97/29212) oder durch Fixieren dieser Einfangmoleküle nach deren Synthese oder Isolierung (WO 98/28444) gebildet werden. Einer der Nachteile dieser Technik ist die Verwendung von komplizierten und teuren Instrumenten zum Lesen der Signale mit sehr geringer Stärke. Außerdem sollten diese Instrumente zur Durchführung von quantitativen Versuchen spezifische Software für die Identifizierung zur Lokalisierung der Flecken und für die Integration der Signale umfassen.
Elektronische Vorrichtungen können den Transport von und das Anbinden an spezifische Bindungsgruppierungen, wie eingefangene Oligonukleotide oder Antikörper, an spezifischen Mikrostellen steuern, um die Chips zu selbst adressierbaren Vorrichtungen zu machen. Zum Fixieren der Moleküle wird eine Mikroelektrode positiv geladen, um Oligonukleotide auf deren Oberfläche anzuziehen. Nach der Bindung mit Zielmolekülen, wie DNS oder Antigenen, erfolgt der Nachweis mittels eines Mikroskopnachweissystems vom Epifluoreszenztyp zum Lokalisieren der Mikroelektrode, an die die Zielmoleküle gebunden sind.
Diese Technik wurde für DNS-Bindeproteine angepasst, die an Substraten haften, um auf diesem Substrat ein Netzwerk zu bilden, was einen Mikroschaltkreis ergibt (US-Patent 5,561,071).
Die Anzahl anwendbarer Einfangmoleküle ist jedoch aufgrund der Tatsache, dass derartige Einfangmoleküle einzeln an jeder Mikroelektrode der Vorrichtung fixiert werden müssen, begrenzt. Die zweite Begrenzung ist die Auflösung, die bei der Unterscheidung zwischen Signalen von benachbarten Elektroden aufgrund der Dispersion der gesendeten Signale erhalten wird. Schließlich muss das gesendete Signal vor der Verarbeitung analysiert und interpretiert werden.
Demgemäß ist es erforderlich, eine größere Anzahl "Einfangmoleküle" auf einem festen Träger bereitzustellen, um die Identifizierung und/oder Quantifizierung spezifischer Zielmoleküle, Zielmikroorganismen oder Teile davon zu ermöglichen. Klassische Nachweisträger und -mittel können jedoch nicht so einfach an derartige Anwendungen angepasst werden, da sie durch die Anzahl der "Einfangmoleküle", die sie enthalten können, die Unterscheidung der Signale und die Spezifität oder Wiederholbarkeit des Versuchs begrenzt sind (siehe US-Patent 5,567,294). Außerdem sind die Lesegeräte zu kompliziert und teuer.
Die Schrift WO 98/01533 beschreibt ein spaltbares Signalelement, umfassend einen spaltbaren Spacer mit einem am Substrat haftenden Ende (bei dem es sich um eine Compact Disc handeln kann), einem auf das Signal reagierenden Ende (das mit metallischen Kügelchen, insbesondere Goldkügelchen, verbunden sein kann) und einem ersten Seitenteil, das an eine erste Stelle an einem ausgewählten Analyten bindet, und einem zweiten Seitenteil, das an eine zweite Stelle an dem ausgewählten Analyten bindet. Das Signal wird beim Fixieren des Analyten am ersten Seitenteil und am zweiten Seitenteil gemessen. Danach wird der Spacer abgespaltet und die Fixierung des Analyten ermöglicht das Erkennen eines positiven Signals. Dieses komplexe und teure Nachweisverfahren und -gerät neigt zu verschiedenen falsch positiven oder falsch negativen Ergebnissen beim Nachweis verschiede ner komplexer Analyten, die verschiedene Wechselwirkungen mit den spaltbaren Signalelementen ausbilden.
Die Schrift WO 97/21090 beschreibt eine Platte, umfassend einen festen Träger, einen Eingang für eine zu analysierende biologische Probe und Mikrokanäle im Inneren des festen Trägers für verschiedene Behandlungen der Probe. Die andere Seite des flachen festen Trägers in Form einer Platte umfasst elektromagnetisch kodierte Anweisungen zur Steuerung der Rotation dieser Platte. Die biologischen Proben liegt in einer Flüssigkeit vor, die entsprechend einer Zentripetalbewegung verschiedenen Mikrokanälen differenziert zugeführt werden kann.
Die Schrift WO 96/09548 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung der Analyse biologischer, chemischer oder biochemischer Proben auf einer optischen durchsichtigen Platte. Die allgemeine optische Analysentechnik kann durch Abtasten der Oberfläche, an der eine Probe befestigt wurde, mit einem Lichtstrahl, der im Wesentlichen auf die Oberfläche fokussiert ist, auf eine Compact Disc übertragen werden. Positionscodes können in diskreten Bereichen um die innerste Spur eingeprägt werden, wobei diese bei jedem Positionswechsel um eins erhöht werden. Die Codes werden von Spur zu Spur erhöht. Alternativ können Adresseninformationen anhand einer Spursektoranordnung auf die gleiche Weise verteilt werden, wobei die Servocodes auf magnetischen Disketten und Festplatten kodiert werde. Bei diesem System stört biologisches Material, das an der oberen Oberfläche anhaftet, Licht, das die Platte anregt. Licht, das von der reflektierenden Schicht reflektiert wird, wird durch die digital auf der Platte kodierten Informationen moduliert, sodass die Ausgabe des Nachweisgeräts ähnlich moduliert ist
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis und/oder der Quantifizierung eines in einer Probe vorhandenen Zielmoleküls, umfassend die folgenden Schritte:

– Ermöglichen einer Bindung zwischen dem Zielmolekül und einem Einfangmolekül, das direkt an einer Seite der Oberfläche eines festen Trägers bestehend aus einer Compact Disc (CD) oder DVD fixiert ist, die gespeicherte Daten umfasst, die von einem CD-Lesegerät gelesen werden können, wobei die Bindung ein Signal ergibt,
– Ermöglichen des Nachweises und/oder der Quantifizierung des Signals mit der Maßgabe, dass das Signal nicht durch Spalten des Einfangmoleküls erhalten wird, und
– wobei das Signal in Bereichen gelesen wird, die sich von Bereichen, die die gespeicherten Daten umfassen, unterscheiden und wobei die Einfang- und/oder die Zielmoleküle entweder Nukleinsäuremoleküle oder Proteine sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Einfangmolekül in einem bestimmten Bereich der Platte befindet, der auf beiden Seiten der Platte weder Groove-Daten noch gespeicherte Daten umfasst.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Compact Disc (CD) oder DVD, umfassend gespeicherte Daten, die von einem CD-Lesegerät gelesen werden können, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin in fest zugeordneten Bereichen, die auf beiden Seiten der Platte keine Groove-Daten oder gespeicherten Daten umfassen und die sich von den Bereichen unterscheiden, die lesbare gespeicherte Daten umfassen, direkt auf einer Seite der Oberfläche der Compact Disc fixierte nicht spaltbare Einfangmoleküle (vorzugsweise Nukleotidsequenzen, Antigene, Antikörper, Rezeptoren, Rezeptorliganden oder eine Kombination davon) umfasst, die den Nachweis und/oder die Quantifizierung einer Bindung mit Zielmolekülen ermöglichen und wobei die Einfangmoleküle und die Zielmoleküle entweder Nukleinsäuren oder Proteine sind.
Vorteilhafterweise sind die Einfang- und Zielmoleküle beim erfindungsgemäßen Verfahren oder auf der erfindungsgemäßen Compact Disc (CD) oder DVD jeweils entweder Antigene oder Antikörper oder Rezeptors oder Liganden dieser Rezeptoren.
Vorzugsweise wird der Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals durch Reflexion, Absorption oder Beugung eines Lichtstrahls (vorzugsweise eines Laserstrahls) oder durch die Veränderung eines elektromagnetischen Felds erhalten.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals durch das Aussenden von fluoreszierendem Licht nach Anregung der gebundenen Einfang- und Zielmoleküle durch einen Lichtstrahl erhalten.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals durch die direkte Aussendung eines Lichtstrahls oder Veränderung eines magnetischen Feldes erhalten, die das Ergebnis der Bindung des Zielmoleküls an dessen Einfangmolekül ist.
Vorzugsweise wird das Aussenden eines Lichtstrahls durch ein gebundenes Molekül, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Molekülen mit chemolumineszentem, biolumineszentem, fluorlumineszentem und/oder elektrolumineszentem Licht, erzeugt.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform erzeugt die Bindung zwischen den Ziel- und den Einfangmolekülen einen Niederschlag (vorzugsweise einen undurchsichtigen oder magnetischen Niederschlag, wie einen kolloidalen Metallreagenzniederschlag oder Silberniederschlag) auf der Oberfläche der Compact Disc (CD) oder DVD und/oder die Korrosion einer oder mehrerer Schicht(en) der Oberfläche der Compact Disc (CD) oder DVD erzeugt.
Erfindungsgemäß ermöglicht die Bindung zwischen den Ziel- und den nicht spaltbaren Einfangmolekülen das Fixieren eines oder mehrerer Moleküle, die zum Nachweis und/oder zur Quantifizierung eines sich durch die Bindung ergebenden Signals verwendet werden, oder die Bindung zwischen den Ziel- und den nicht spaltbaren Einfangmolekülen ermöglicht das Fixieren eines oder mehrerer Mikrokügelchen oder magnetischen Teilchen, die zum Nachweis und/oder der Quantifizierung eines sich durch die Bindung ergebenden Signals verwendet werden.
Vorzugsweise wird das Signal in dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten, wenn sich die Platte um ihre Achse (A) dreht und bei den gespeicherten Daten handelt es sich um Daten, die von einem CD-Lesegerät gelesen und erkannt werden, und um Daten, die zur Behandlung und Auswertung des Signals verwendet werden, das sich durch die Bindung zwischen den Einfang- und den Zielmolekülen ergibt.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Compact Disc (CD) oder DVD, wobei das Fixieren nicht spaltbarer Einfangmoleküle auf der Oberfläche der Compact Disc (CD) oder DVD durch eine Fotoaktivierung erhalten wird.
Das Herstellungsverfahren umfasst vorzugsweise den Schritt einer Fixierung von nicht spaltbaren Einfangmolekülen in bestimmten, fest zugeordneten Bereichen, die sich von den Bereichen, die gespeicherte Daten umfassen, unterscheiden, auf einer Seite der Oberfläche einer Platte umfassend gespeicherte Daten mittels einer kovalenten Bindung zwischen einem Ende der Einfangmoleküle und der Oberflächenschicht der Platte.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Diagnose-Kit umfassend die erfindungsgemäße Compact Disc (CD) oder DVD und die Reagenzien, die die Bindung zwischen einem Zielmolekül und dessen Einfangmolekül ermöglichen.
Ein letzter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Nachweis- und/oder Lesegerät, das den Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals, das sich durch die Bindung zwischen einem in einer Probe vorhandenen Zielmolekül und dessen Einfangmolekül ergibt, und das die erfindungsgemäße Compact Disc (CD) oder DVD oder den erfindungsgemäßen Kit umfasst sowie Mittel zum Nachweis und/oder zur Quantifizierung des Signals.
Vorzugsweise ist das Nachweis- und/oder Lesegerät ein Lesegerät für Compact Discs (CD), das vorzugsweise einen ersten Lesekopf zum Lesen von gespeicherten Daten auf der Compact Disc (CD) oder DVD und einen zweiten Lesekopf zum Nachweis und/oder zur Quantifizierung des Signals, das sich durch die Bindung zwischen dem Zielmolekül und dessen Einfangmolekül ergibt, umfasst.
Technische Merkmale der Platte
Der Begriff "Platte" bedeutet einen flachen festen Träger (üblicherweise in Form einer Platte), der ein Loch umfasst, welches dessen Rotation um eine im Zentrum des Lochs befindliche Achse (A) ermöglicht, und der aus einem starren Material hergestellt ist, welches üblicherweise eine oder mehrere Polymerschichten umfasst und welches durch eine oder mehrere Metallschichten (wie dünne Gold- oder Aluminiumschichten) bedeckt ist, um ein Eindringen und Reflektieren eines Lichtstrahls, vorzugsweise eines Laserstrahls, zu ermöglichen, der zum Nachweis und zum Lesen von zuvor auf der Platte gespeicherten Daten verwendet wird (siehe 1).
Die Konfiguration der Polymer- und Metallschichten ist so beschaffen, dass das Eindringen und Reflektieren des Laserstrahls nur ausgewählte Schichten betrifft. Die Platte kann beispielsweise eine oberste Schicht umfassen, die das Eindringen des Laserstrahls ermöglicht, der nur von einer zweiten Metallschicht reflektiert wird.
Die Definition einer "Platte" umfasst jeden festen Träger, wie eine CD oder eine "DVD", die Daten umfasst, die von einem CD-Lesegerät (durch Eindringen und Reflektieren eines Laserstrahls) gelesen werden können.
"Daten, die von einem CD-Lesegerät gelesen werden können" bedeutet möglicherweise gespeicherte Daten (d. h. über die Merkmale von Einfangmolekülen auf spezifischen Bereichen des festen Trägers) oder Daten, die zur Behandlung eines Signals verwendet werden, welche das Ergebnis einer Bindung zwischen einem Zielmolekül und einem Einfangmolekül ist.
Ein oder mehrere Abschnitte einer Platte, wie einer Compact Disc, sind für die Datenverarbeitung üblicher digitaler Schreib-/Lesetechniken (CD-Spuren, siehe 3 bis 5 und 7) bestimmt. Spezifische Daten für die Verarbeitung und Analyse sind auf der Oberfläche der Compact Disc mittels digitaler Aufnahmeeinrichtungen aufgenommen. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Read-only-Speicher (ROM) auf der Platte Compact-Disc-Informationen, Anweisungen, Versuchsprotokolle, Datenanalysen und statistische Verfahren, auf die ein Anwender, der die Platte bedient und den Bindungsort und das Bindungsergebnis von Einfang- und Zielmolekülen erfasst, Zugriff hat.
Darüber hinaus kann die Platte elektronische Schaltkreise enthalten, einschließlich Mikroprozessoren für die Koordinierung der Plattenfunktionen und Vorrichtungen für die Kommunikation mit dem Plattenbedienungs- und/oder Lesegerät oder anderen Vorrichtungen. Die Platte umfasst am meisten bevorzugt Detektoren und Sensoren oder Komponenten dieser Vorrichtungen und Energiequellen für verschiedene Nachweisstrategien (wie Stromquellen für elektrochemische Systeme, Quellen elektromagnetischer Strahlung für Spektroskopiesysteme) oder Materialien, wie optisch durchsichtige Materialien, die den Betrieb solcher Detektoren und Sensoren, Betätigungsorgane, Kommunikations- und Datenverarbeitungsvorrichtungen sowie die Datenerzeugung damit erleichtern, wobei die Kommunikation zwischen der Platte und dem Abspiel-/Lesegerät unter Verwendung von elektromagnetischer (Laser, Infrarot, Hochfrequenz, Mikrowellen) elektrischer oder anderer Mittel vermittelt wird; weiterhin Schaltkreise zur Steuerung von Abläufen und Verfahren auf der Platte, einschließlich Systemdiagnosen, Versuchsprotokolle und Analysen der Versuchsdaten. Diese liegen in Form von ASICs oder ROM, die nur bei der Herstellung programmiert werden, FGPA EPROM, Flash-Speicher (mit UV zu löschender EPROM) oder programmierbaren IC-Schaltmatrices oder ähnlichen Schaltmatrices vor, die vom Anwender über die Plattformmanipulierungsvorrichtung oder andere Vorrichtungen programmierbar sind. Zu den erfindungsgemäßen Komponenten gehören auch CPU- und Mikroprozessoreinheiten und damit verbundener RAM, die mit einer Assemblersprache oder einer höheren Sprache operieren, die über die Plattenkommunikation programmierbar ist, sowie Komponenten für die Vermittlung der Kommunikation mit anderen Vorrichtungen, einschließliche Fax/Modem-Kommunikation mit Fernanzeige- oder Datenanalysesystemen.
Ein bemerkenswerter Aspekt der erfindungsgemäßen Platte ist die Dichte der mikroskopischen Anordnung der Muster möglicherweise zuvor auf der Platte gespeicherten Daten, die im Plattenmaterial eingebettet sind. Dabei handelt es sich um einen optischen Speicher, der einen Laserstrahl zum Nachweis von Vertiefungen auf der Oberfläche der reflektierenden Platte verwendet. Die Fähigkeit, Daten in einem derart hohen Ausmaß zu komprimieren und wieder genau auszulesen, verleiht der erfindungsgemäßen Platte eines ihrer charakteristischen Merkmale, die Fähigkeit enorme Datenmengen (bei einer Compact Disc für Audiodaten beträgt die Speichermenge ungefähr 650 MB Daten) zu speichern.
Die erfindungsgemäße Platte kann so eingerichtet werden, dass verschiedene Laserstrahlen in die verschiedenen Polymer- und Metallschichten eindringen und von ihnen reflektiert werden können.
Laservorrichtungen für das Aussenden eines Laserstrahls und das Lesen eines reflektierten Laserstrahls können beispielsweise vorteilhafterweise ein Hologramm umfassen, das zwischen der Platte und einem Fotometer angeordnet ist.
Die Platte hat im Allgemeinen eine Dicke von 1,2 mm und einen Durchmesser von 12 cm (4,72 Zoll), es gibt aber auch kleinere Träger, die an spezifische Anwendungen (wie die Bindung zwischen einem Einfang- und einem Zielmolekül in einer Petrischale) angepasst werden können, und die Dicke kann an die technischen Voraussetzungen des erfindungsgemäß verwendeten Einfangmoleküls und Nachweisverfahrens angepasst werden.
Die Platte kann Rillen zum Steuern des Lesens durch den Laserstrahl enthalten. In diesen Rillen sind "gespeicherte" Daten enthalten, die anschließend analysiert und vorteilhafterweise in digitale Daten umgesetzt werden. Die gespeicherten Daten liegen vorzugsweise in Form binärer Informationen vor. Diese Rillen umfassen vorzugsweise fixierte nicht spaltbare Einfangmoleküle.
Über den intensiven, eng fokussierten Strahl stellt der Laser ein Mittel für die genaue Ermittlung und Erfassung des Durchlaufs Tausender winzig kleiner Vertiefungen auf der sich schnell drehenden Plattenoberfläche bereit. Dieses Nachweisverfahren erzeugt keine Reibung, da der Nachweis auf der Messung von Phasenverschiebungen des reflektierten Lichts beruht. Diese Technik ermöglicht den Nachweis erheblich verdichteter Daten, da der sorgfältig fokussierte Laserstrahl mit Lichtgeschwindigkeit auf extrem kleine Veränderungen der Plattenoberfläche reagieren kann.
Licht, das typischerweise von natürlichen oder künstlichen Quellen stammt, besteht aus Photonen, deren Bewegungen willkürliche Wellenmuster darstellen, selbst wenn sie von Lichtstrahlen derselben Frequenz stammen. Lichtstrahlen dieser Art gelten als inkohärent, was bedeutet, dass sich die Wellen in alle Richtungen ausbreiten. Verglichen damit wird das mit Lasern verbundene Licht vorteilhafterweise als kohärent betrachtet.
Ein Laserstrahl wird erzeugt, wenn eine Energiequelle in das eingeführt wird, was als aktives Medium bezeichnet wird. Ein Paar Spiegel, die an jeder Seite eines aktiven Mediums angeordnet sind, werden zur Kanalisierung eines Teils des Strahls, die darauf einfällt, verwendet. Das aktive Medium kann aus einer gasförmigen Mischung (wie Helium und Neon) oder Ionen in einer kristallinen Matrix (wie sie in den Galliumarsenid-Lasern anzutreffen ist, die üblicherweise für Compact Disc (CD) -Laufwerke und -Aufnahmegeräte verwendet werden) bestehen. Die Materialien und die Energiequelle, die zur Anregung des Lichts verwendet werden, bestimmen die Stärke und Intensität des gebildeten Strahls. Die in CD-Ausrüstung verwendeten Laser haben üblicherweise eine äußerst geringe Leistung.
Der Laser eines CD-Laufwerks ist auf die sich drehende Platte gerichtet und das reflektierte Licht passiert durch eine Linse und trifft auf eine Fotodiode (siehe 3 bis 5). Daten auf der Plattenoberfläche sind in Form von Löchern (Pits, Vertiefungen auf der Platte) und Flächen (Lands, Oberfläche der Platte) oder Plattenspuren kodiert.
Logische Zeitschaltungen, die mit der Fotodiode verbunden sind, können den Unterschied zwischen dem vom Licht zurückgelegten Weg (beim Auftreffen auf der Plattenoberfläche) und dem zurückgelegten Weg (beim Auftreffen auf eine Vertiefung auf der Plattenoberfläche) erfassen. Dieser Unterschied wird als Phasenverschiebung des Lichtstrahls erkannt.
Wie bei allen digital kodierten Informationen kann das Muster aus aufeinander folgenden Löchern und Flächen – das von der Fotodiode als eine elektronische Reihe von 1en und 0en weitergegeben wird sehr viel komplexere analoge Entsprechungen darstellen, wie im vorliegenden Fall das Ausmaß der Bindung zwischen einem Zielmolekül und seinem Einfangmolekül. Diese Information, die als Löcher auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Platte dargestellt ist, ist das Ergebnis der Bindung zwischen den "Einfang-" und den "Zielmolekülen".
Die erfindungsgemäße Platte, auf deren Oberfläche das Einfangmolekül fixiert ist, kann eine Schutzschicht umfassen, die möglicherweise aus organischen Verbindungen hergestellt ist, die den Schutz und die Stabilisierung von "Einfangmolekülen" ermöglichen oder verbessern, wie eine Schicht aus Protein- und/oder Saccharidverbindungen, wie Albumin, Disacchariden (wie Trehalose usw.).
Die Zusammensetzung einer solchen Schicht wird vom Fachmann entsprechend des spezifischen verwendeten Einfangmoleküls angepasst. Falls erforderlich kann eine derartige Zusammensetzung angepasst werden, um es dem Laserstrahl zu ermöglichen, ohne Schwierigkeiten durch diese Schicht hindurch zu lesen und die Bindung zwischen einem "Zielmolekül" und dessen "Einfangmolekül" oder das Ergebnis dieser Bindung zu erkennen. Falls erforderlich, kann die Schicht vor oder nach der Bindung von Einfang- und Zielmolekül weggelassen werden.
Eine erfolgreiche Kommunikation mittels nichts anderem als einer Reihe von Löchern in einer Platte verlangt eine computergestützte Verarbeitung und etwas bereits erhältliche hoch technologische Hexerei. Zu keinem Zeitpunkt berührt der Lesemechanismus des Lasers die Plattenoberfläche; alle Daten werden vorzugsweise mittels Reflexion des Lasers übertragen. Bei einer normalen Audio-CD braucht der Laserstrahl einen gewissen Zeitraum für die Rückkehr, wenn er von den Flächen reflektiert wird, der Zeitraum ist jedoch länger, wenn er von den Löchern geschluckt und reflektiert wird. Die Tiefe der Löcher wird mit ¼ der Wellenlänge des Laserlichts bestimmt. Wenn der reflektierte Strahl aus dem Loch den Strahl aus der Spiegelebene auslöscht, wird ein Signalübergang erhalten. Signalübergänge (durch den Anfang oder das Ende eines Lochs signalisiert) stellen binäre 1en dar. Kein Signalübergang ist das Anzeichen einer binären 0.
Ein besonderes Merkmal kommerzieller CD-Laufwerke ist deren Eigenschaft, solche Löcher zu lesen und Daten mit 900 Kb/s weiterzuleiten, was diese Laserreflexionstechnik besonders geeignet für das Lesen nicht nur von erfassten Löchern, sondern auch des Ergebnisses der Bindung macht.
Um während des Lesens der Datenmuster die Synchronisierung zu erhalten, verwendet das CD-Laufwerk einen selbsttaktenden Mechanismus, der üblicherweise in Festplatten verwendet und als Lauflängenbegrenzung bezeichnet wird. Da die Daten in finiten Abschnitten auf der spiralförmigen Spur vorliegen, wobei sich jeder Datenabschnitt ungefähr 300 Nanometer erstreckt, kann der CD-Mikrocontroller durch Synchronisieren der Drehzahl der Plattenrotation und dem Auftreten von Übergängen regelmäßige Taktsignale erzeugen. Zwar verwenden zahlreiche Formen der Datenspeicherung 8-Bit-Sequenzen zum Speichern von Daten-Bytes, eine normale CD verlangt jedoch ein 14-Bit-Muster, um die Schaffung von Kombinationen aus 1en und 0en zu verhindern, die ein Dekodieren der gespeicherten Daten verhindern. Diese modifizierte Speicherform wird EFM (Acht-in-vierzehn-Modulation) genannt. Weitere 3 Bit, Merging-Bits genannt, dienen als Separatoren zwischen den 14-Bit-Abschnitten, was zu einem 17-Bit-Muster führt, das ein einziges Daten-Byte aus 8 Bit darstellt.
Eine weitere wesentliche Datenaufteilung auf Bit-Ebene ist der Rahmen, der 588 Bits enthält. Ein Rahmen umfasst eine Sammlung aus Bits: einige stehen für Daten, andere ermöglichen die Synchronisation des Lasers mit der Drehbewegung der Platte und noch andere tragen zu der Fehlerkorrekturfähigkeit von CD-Ausrüstung bei. In dieser Bit-Sammlung können nur vierundzwanzig 17-Bit-Einheiten (insgesamt 408 Bit) in 8-Bit-Bytes umgesetzt werden. Viele weitere Bits sind zur Übertragung der Informationen in nur zwei Dutzend Daten-Bytes erforderlich.
Die erfindungsgemäße Platte kann jede beliebige "äußere" Form aufweisen. wie vorstehend erwähnt, ist die Form der Platte vorzugsweise kreisförmig oder elliptisch, die äußere Form kann aber beispielsweise sechseckig, achteckig sein oder die Form eines Quadrats oder Dreiecks aufweisen, das die Rotation der Platte um die zentrale Achse (A) ermöglicht.
Die erfindungsgemäß Platte kann den Normen für eine CD-ROM XA, CD-DVD, Audio-CD, CD-ROM, CD-I, bespielbarer CD und Foto- oder Video-CD (CD-ROM und CD-i-Bridge) usw. entsprechen. Diese CD-Standards können sich aufgrund der Art der Datenspeicherung, Genauigkeit und Menge der Informationen unterscheiden.
Bestimmte Bereiche der erfindungsgemäßen Platte können für das Lesen der Reaktion bestimmt sein, die das Ergebnis der Bindung zwischen den Ziel- und den Einfangmolekülen ist. Diese bestimmten Bereiche sind Teile der erfindungsgemäßen Plattenoberfläche oder eines Bereichs der Platte, auf der ein zweites Material fixiert ist und dessen Oberfläche die Einfangmoleküle umfasst. Bei diesen Bereichen kann es sich um einen Hohlraum in der Platte handeln. Das zweite Material ist ein Kunststoffstreifen, auf dem die Bindung zwischen den Ziel- und Einfangmolekülen bereits stattgefunden hat und der anschließend auf der Platte für das bestimmte Lesen fixiert wird.
Vorteilhafterweise kann jeder Streifen mit mehreren unterschiedlichen Einfangmolekülen geladen werden, die spezifisch mit derselben Probe oder verschiedenen Proben, die analysiert werden sollen, reagieren. Danach kann das Signal einzeln oder gleichzeitig von derselben Platte gelesen werden. Eine klassische Platte wie eine Compact Disc sollte in der Lage sein 20 oder mehr derartiger Streifen zu hantieren.
Bevorzugte Ausführungsform, die besonders vorteilhaft für die Herstellung und den Betrieb der erfindungsgemäßen Compact Disc sind, haben Abmessungen innerhalb eines oder mehrerer von vier bereits vorhandenen Formaten.

– 6-cm-Compact Disc (CD) mit einem Radius von ungefähr 3,8 cm und einer Dicke von ungefähr 1 mm,
– 12-cm-CD mit einem Radius von ungefähr 6 cm und einer Dicke von 1 mm,
– 20-cm-CDV (im Handel als "Laservision"-Platte bezeichnet) mit einem Radius von 10 cm und einer Dicke von 2 mm, und
– 30-cm-CDV-Disc mit einem Radius von 15 cm und einer Dicke von 2 mm.

Die Lebenserwartung von Daten, die auf einem abgedeckten Magnetband gespeichert sind, liegt im Bereich von 6 bis 12 Jahren. Schätzungen der Lebensdauer bespielbarer Compact Discs legen im Allgemeinen ein Jahrhundert stabile Datenlagerung nahe.
Die Lebensdauer der erfindungsgemäßen spezifischen Platte ist kürzer und üblicherweise durch Metallkorrosion und die mögliche Denaturierung des auf der festen Oberfläche fixierten Einfangmoleküls begrenzt. Die auf der CD gespeicherten Daten können in den bekannten konzentrischen Kreisen (als Spuren bezeichnet) der Welt der Festplattenlaufwerke oder in einer kontinuierlichen Spirale, wie auf den Schallplatten der Vergangenheit, vorliegen.
Eine besondere Eigenschaft der Compact Disc und ihrer kodierten Informationen ist die Spurlagenregelung. In im Handel erhältlichen CD-Aufnahmegeräten finden sich verschiedene Systeme zur Steuerung der Bewegung des gesamten optischen Tonabnehmers darin radial über die Platte hinweg und zur Suche an einer der bis zu 20.000 verschiedenen radialen Spuren auf der CD. Diese Technik kann vorteilhafterweise an das Lesen des Signals angepasst werden, das das Ergebnis der Bindung zwischen den Ziel- und den Einfangmolekülen ist. Das Lesen des Signals und das Lesen der bereits zuvor gespeicherten Informationen kann mit demselben Gerät oder mit zwei verschiedenen Lesegeräten erfolgen, die dasselbe Laserstrahl-Lesegerät oder zwei Laserstrahl-Lesegeräte darstellen können.
Die Korrektur der radialen Spursteuerung (Identifizierung einer Bindung an einem Einfangmolekül mittels eines Lichtstrahls) wird mittels spezifischer Systeme durchgeführt, wie demjenigen, das im The CD-ROM Handbook, 2. Ausgabe (Chris Sherman, Herausgeber, Intertext Publication, McGraw Hill Inc.) beschrieben ist. Die CD-Laufwerke verwenden zur Positionierung des Laserlesekopfes auch spezielle Geräte-Servomechanismen.
Die Platte enthält vorzugsweise im Mikroformat hergestellte mechanische und/oder optische Steuerelemente auf Plattformen, die aus beispielsweise Kunststoff, Siliciumdioxid, Quarz, Metall oder Keramik und/oder Mikrokanälen hergestellt sind, wie in der Schrift WO 97/21090 beschrieben. Für die Zwecke dieser Erfindung bezeichnet der Begriff "im Mikroformat hergestellt" Verfahren, die die Herstellung dieser Strukturen im Submillimeterbereich ermöglichen. Zu diesen Verfahren gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Fotolithografie, Ätzen, Einprägen und andere nano- oder mikrotechnische Mittel, die dem Fachmann bekannt sind.
Weitere Beschreibungen eines festen CD-Trägers gehen aus den folgenden Veröffentlichungen hervor: The CD-ROM Handbook, 2. Ausgabe (Chris Sherman Herausgeber, Intertext Publication, McGraw-Hill Inc.), The Complete Recordable CD Guide (Lee Purcell & David Martin, Sybex Editions), Digital Audio and Compact-disc Technology, 2. Ausgabe (Luc Bart, Luc Theunissen und Guido Vergult, Sony Service Center Europe, Ed. BH Newnes).
"Zielmoleküle" und "Einfangmoleküle"
Bei den "Ziel-" und "Einfangmolekülen" kann es sich um jede Art von biologischer und chemischer Verbindung handeln, die eine Bindung (oder eine spezifische Fixierung) zwischen diesen erreichen kann, wobei die Bindung oder das Ergebnis der Bindung durch ein Lesegerät, vorzugsweise unter Verwendung eines Lichtstrahls, vorzugsweise eines Laserstrahls, erkannt wird.
Das "Zielmolekül" ist vorzugsweise in einer Probe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Blut, Urin, Rückenmarksflüssigkeit, Plasma, Speichel, Samen, Fruchtwasser, Luft, Wasser, Erde oder aufgespaltene biologische Materie, vorhanden.
Die "Zielmoleküle" und die nicht spaltbaren "Einfangmoleküle" sind vorzugsweise synthetische oder natürliche Moleküle, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Nukleinsäuren, Antikörpern, Sacchariden, Lipiden, Peptiden, Proteinen, Lecithinen, Katalysatoren, Rezeptoren, Agonisten oder Antagonisten von Rezeptoren, Fluorophoren, Chromorphoren, Chelaten, Haptenen, Ionen, Molekülen unterschiedlicher chiraler Struktur, neuen synthetischen chemischen Makromolekülen, Teilen oder Kombinationen davon.
Ein "nicht spaltbares Einfangmolekül" bedeutet ein Molekül, das einen abspaltbaren Spacer, wie in der Schrift WO 98/01533 beschrieben, weder umfasst noch braucht, um den Nachweis einer Bindung zwischen einem Zielmolekül (oder Analyten) und einem Einfangmolekül zu ermöglichen oder zuzulassen. Erfindungsgemäß ermöglicht die einfache Bindung zwischen einem Zielmolekül und einem Einfangmolekül anschließend die Erzeugung eines Signals, das zuvor nicht vorhanden war und das von einem Lesegerät unter Verwendung eines Lichtstrahls, vorzugsweise eines Laserstrahls, ohne eine spezifische Spaltung des Einfangmoleküls zu verlangen, direkt oder indirekt erkannt werden kann.
Der Nachweis und/oder die Quantifizierung des erfindungsgemäßen Zielmoleküls oder des erfindungsgemäßen nicht spaltbaren Einfangmoleküls erfolgt vorteilhafterweise zum Erhalt der Überwachung, der Untersuchung und des charakteristischen Verhaltens pathogener, therapeutischer, toxischer und/oder anderer verbesserter Eigenschaften des Zielmoleküls.
Die Antigen-Antikörper-Bindung ermöglicht den Nachweis von Antigenen oder Antikörpern und wird bei diagnostischen Tests auf der Grundlage der Nachweisverfahren RIA und ELISA verwendet. Die Liganden/Rezeptoren wurden im Wesentlichen in der pharmakologischen Forschung für die Untersuchung neuer Moleküle (Agonisten, Antagonisten oder umgekehrt wirkende Agonisten von Rezeptoren) entwickelt. Der Nachweis von Nukleotidsequenzen ist dank des zunehmenden Wissens über die Sequenz zahlreicher Gene und der Entwicklung von Amplifikations-, Hybridisierungs-, Trennungs- und Reinigungstechniken ein hoch entwickeltes Gebiet (siehe z. B. J. Sambrook, E.F. Fritsch und T. Maniatis, Molecular cloning: laboratory manual, 2. Ausgabe, Cold Spring, Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989).
Ein erstes beliebtes Nachweis- und Amplifikationsverfahren für Nukleotidsequenzen umfasst den Schritt einer Polymerase-Kettenbindung (PCR) (US-Patent 4,683,195 und 4,683,202) oder andere Amplifikationen, wie die Ligase-Kettenbindung (LCR) (Wu und Wallace, 1989, Genomics 4:560569), Amplifikationssysteme auf Transkriptionsbasis (Kwoh et al. 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86:1173–1177) oder die Cycling-Probe-Bindung (CPR) (Duck et al., 1990, Biotechniques 9:142–147 und US-Patent 5,011,769).
Der Nachweis, die Quantifizierung und die Erfassung von Signalen des Nachweises und/oder der Quantifizierung von Nukleotidsequenzen wird nach der Hybridisierung einer Nukleotidsequenz an einer Einfangprobe (entweder Einzel- oder Sandwich-Hybridisierung) durch die Markierung einer der Sequenzen erhalten, wodurch ein Nachweissignal erzeugt wird, dessen Änderung durch das erfindungsgemäße Lesegerät erfasst werden kann.
Für DNS-Sequenzen stehen zahlreiche Nachweisverfahren zur Verfügung (Nachweis durch ihre eigene Extinktion bei 260 nm oder durch ihre Fluoreszenz in Gegenwart von Ethydiumbro mid). Die Verwendung von radioaktiver Markierung wie ³²P, das in die Nukleotidsequenzen inkorporiert wird, ermöglicht einen empfindlichen Nachweis, wird aber aufgrund der Strengen Sicherheitsgesetzgebung nicht für Routineversuche empfohlen.
Außerdem können Nukleotidsequenzen mit Molekülen (beispielsweise Fluorescein, Rhodamin, Ruthenium oder Lanthanid-Chelat, die direkt nachweisbar sind) oder derart markiert werden, dass ein Enzymkonjugat gebunden wird, Eine Markierung wird auch durch die Verwendung von Biotin oder einem Hapten und einem an Streptavidin oder einen entsprechenden Antikörper konjugierten Enzym erreicht. Vorteilhafterweise können entsprechend dem Produkt der Verbindung verschiedene Signale erzielt werden. Beispielweise ergeben Peroxidase und alkalische Phosphatase bei Verwendung von TMB (Tetramethylbenzidin) oder 5-Brom-4-chlor-3-indolylphosphat als Substrat ein gefärbtes Produkt. Bei Verwendung von Luminol oder AMPPD (3-(2'-Spiroadamantan)-4-methoxy-4-(3'-phosphoryloxy)-1,2-dioxethan) als Substrate kann eine Lichtaussendung erreicht werden.
DAB (Diaminobenzidin) kann nach einer durch Peroxidase katalysierten Oxidation einer Bindung in ein unlösliches Produkt umgewandelt werden. Pyruvatkinase kann ebenfalls zur Herstellung von ATP verwendet werden, das durch Luciferase umgewandelt wird, um nachweisbares Licht (Biolumineszenz-Nachweisverfahren) zu erhalten.
Vorteilhafterweise können neue Techniken, wie Plasmonoberflächenresonanz oder Lichtwellenleiter zum Nachweis von nicht markierten Zielmolekülbindungen und die anschließende Bindungskinetik verwendet werden (Gotoh et al. 195, DNA Res. 2:285–293, Stimpson et al. 1995, Proc. Natl. Acad. Sci. USA: 92, 6379–6383).
Fixierung des nicht spaltbaren Einfangmoleküls auf der Oberfläche der Compact Disc
Die nicht spaltbaren Einfangmoleküle werden vorzugsweise in bestimmten Abständen auf einer CD fixiert, um eine spezifische Unterscheidung jeder Bindung zwischen einem bestimmten nicht spaltbaren Einfangmolekül und seinem Zielmolekül mittels einer Lichtstrahl-Nachweisvorrichtung oder einer anderen Vorrichtung zu ermöglichen. Bei einem spezifischen Nachweis wird bevorzugt, dass sich die Einfangmoleküle in einem bestimmten Bereich der Platte befinden, der keine Rillen oder zuvor gespeicherten Informationen umfasst, um falsch positive Ergebnisse zu vermeiden, die sich aus einem Signal aufgrund einer zuvor gespeicherten Information ergeben können.
Der Ort des nicht spaltbaren "Einfangmoleküls" auf der externen Oberfläche der Compact Disc kann mittels herkömmlicher physikalischer Verfahren unter Verwendung von mikrolithografischen und/oder mikrospanenden Inkubationstechniken adressiert werden, die die nicht spaltbaren Einfangmoleküle an bestimmten Stellen festhalten, wo sie fixiert werden. Ein alternatives Verfahren ist die Verwendung von fotoaktivierbaren chemischen Gruppen, die die Fixierung von nicht spaltbaren Einfangmolekülen an bestimmten behandelten Stellen ermöglichen, wie einem Teil der externen Oberfläche, die durch einen Lichtstrahl (wie einem fokussierten Laserstrahl) behandelt wurde oder durch einen selektiven Ionenstrahl oder selektive Plasmabehandlung behandelt wurde (siehe Schrift WO 96/15223).
Vorteilhafterweise enthält die externe Oberfläche der erfindungsgemäßen Compact Disc Daten, die das Lesen der Platte in einem CD-Lesegerät auf Laserbasis (Informationen, die üblicherweise als eine Reihe von Löchern in den Rillen der Platte gespeichert sind und die zum Auffinden des nicht spaltbaren Einfangmoleküls auf der Oberfläche der Platte erforderlich sind) ermöglichen. Dies kann durch die Gegenwart von geeigneten Löchern oder vorspringenden Vertiefungen, die den Löchern in den Rillen der Platte entsprechen, erreicht werden. Die Adressierung (Fixierung) des nicht spaltbaren Einfangmoleküls auf der Oberfläche wird am besten unter Verwendung solcher Daten und unter Verwendung eines Laserstrahls erreicht, der Teil der Gesamtvorrichtung ist und, wenn möglich, dieselbe Laserstrahlquelle, die zum Lesen der CD-Informationen verwendet wird.
Die Fixierung der nicht spaltbaren Einfangmoleküle auf der Platte wird unter Verwendung herkömmlicher Verfahren auf der Grundlage entweder kovalenter oder nicht kovalenter Bindungen erreicht. Die bevorzugte Ausführungsform ist die kovalente Fixierung an einem der Molekülenden, was eine stabile Fixierung und eine Homogenität beim Anbieten des nicht spaltbaren Einfangmoleküls auf der Oberfläche für die Bindung an das Zielmolekül ermöglicht.
Eine fotoaktivierbare chemische Gruppe wie Azidonitrophenyl kann an den Enden jedes Moleküls mit einer freien Aminogruppe beispielsweise unter Verwendung einer heterobifunktionellen Reagenz, wie Sulfosuccinimidyl-6-(4'-azido-2'-nitrophenylaminohexanoat (Pierce, Rockford, IL, USA) fixiert werden. Eine derartige fotoaktivierbare Gruppe reagiert nur an der Stelle, an der Licht auftrifft, wie mittels Laserstrahl (Dontha, N. et al. 1997, Anal. Chem. 69:2619–2625), und auf diese Weise kann die Fixierung einer bestimmten Probe auf der Platte korrekt adressiert werden. Es gibt andere chemische Fixierungen, wie die Fixierung des 5'-Phosphatgruppenendes einer Nukleinsäure am Amin durch Carbodiimid oder Einfangen in Polypyrrolpolymeren. Polymeroberflächen können carboxyliert und aminiert werden, um die Fixierung der meisten biologischen Moleküle mittels in der organischen Chemie gut bekannter Bindungen zu ermöglichen (Zammatteo et al. 1996, Anal. Biochem. 236:85–94).
Eine besondere Möglichkeit der physikalischen Adressierung der Einfangprobe ist die Ausnutzung der Zentripetalkraft, die durch die Rotation der Platte erzeugt wird. Die Flüssigkeit wird durch Einlasslöcher in die Platte gespritzt und anschließend durch Mikrokanäle bis zu den Bindungskammern geführt (siehe Internationale Patentanmeldung WO 97/21090).
Bindung zwischen nicht spaltbaren "Einfang-" und "Zielmolekülen"
Die Bindung (oder Fixierung) des Zielmoleküls an sein nicht spaltbares Einfangmolekül wird unter herkömmlichen und reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt, die inzwischen entweder aus der Nukleotidhybridisierung (Hybridisierung vorzugsweise unter herkömmlichen strengen Bedingungen., wie derjenigen, die von Sambrook et al., 9.31–9.58 in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor, Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989) beschrieben sind), durch Antigen-/Antikörper-Bindungen, durch die Rezeptor-/Liganden-Bindung oder andere Molekülwechselwirkungen, wie Protein/Nukleotide oder chemische Erkennung/chemische Molekülerkennung, bekannt sind.
Die Moleküle enthalten vorzugsweise (entweder natürlich oder durch Modifikation) eine funktionelle chemische Gruppe (primäres Amin, Sulfhydryl, Aldehyd usw.), eine übliche Sequenz (Nukleinsäuren), ein Epitop (Antikörper), ein Hapten oder eine Ligandengruppe, um die Bindung zu ermöglichen.
Die Bindung zwischen dem Zielmolekül und seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül kann von der spezifischen Affinität der Moleküle, den allosterischen Eigenschaften jedes Moleküls, ihrer Ionenumgebung, der Ionenladung des Moleküls und einer möglichen kovalenten Reaktion zwischen dem Zielmolekül und seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül abhängen. Die Bedingungen sind vorzugsweise die bereits für je den Bindungstyp in der Literatur Beschriebenen und können vom Fachmann zur Vermeidung von falsch positiven oder negativen Nachweisen angepasst werden.
Das optische Nachweissystem zum Lesen der Bindung kann vorzugsweise eine Fotodiode umfassen, die einen kleinen Lichtstrahl erkennen kann und die sich entlang einer eindimensionalen Achse bewegt, um den Radius der Platte abzudecken (siehe 4). Zusammen mit der Rotation der Platte wird durch diese fokussierte Fotoerkennung die gesamte Oberfläche der Platte abgetastet und so die Gegenwart des Zielmoleküls an jedem Ort auf der Platte untersucht. Die bevorzugte Nachweisvorrichtung ist die Fotodiode im Handel erhältlicher CD-Lesegeräte, die für Musik-, Video- oder Software-CDs benutzt werden (siehe 5).
Das Fotosystem kann nachlaufgeregelt sein, damit die Nachweisoberfläche immer im Brennpunkt ist. Wenn für den Signalnachweis ein zweites optisches Nachweissystem bereitgestellt wird, kann auch dieses nachgelaufgeregelt sein oder zu dieser Regelung mit dem anderen verbunden sein, oder es kann vom ersten Daten erhalten, um seine Scharfeinstellung und seine Spurlagenregelung der Platte zu justieren. Die Daten, die durch das ununterbrochene Lesen der Plattenoberfläche erhalten werden, können auch auf einem Computer gespeichert, falls erforderlich neu formatiert und auf die Definition der Lochfindung analysiert werden.
Das fotometrische Signal wird erhalten, sobald die Bindung zwischen dem Zielmolekül und seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül die Bildung eines fotometrischen Signals ermöglicht. Vorteilhafterweise basiert der Nachweis und/oder die Quantifizierung der Bindung (Bindung des Zielmoleküls an seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül) auf dem Grundsatz des binären Nachweissystems für CDs, der sich die Abweichung der Laserstrahlreflexion zu Nutze macht. Eine Störung der Laserreflexion wird erhalten, wenn der Laserstrahl ein Loch in der Rille entdeckt.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Loch vorteilhafterweise ein Niederschlag, der das Ergebnis einer Bindung zwischen den Zielmolekülen und den nicht spaltbaren Einfangmolekülen ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Störung der Laserreflexion auch durch einen korrosiven Angriff auf eine oder mehrere Schichten der Compact Disc. Die Bindung zwischen dem Zielmolekül und seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül kann beispielsweise durch eine begrenzte Modifikation der Schicht provoziert werden, was eine Vertiefung in dieser Schicht bildet (siehe 3). Solche Vertiefungen in der Schicht werden üblicherweise als "Kegel" oder "Bumps" bezeichnet, aber auch als negative Löcher identifiziert (siehe die Schrift Recordable CD Guide, Lee Purcell & David Martin, Sybex Editions). Diese Störungen werden von dem Laserstrahl als Löcher erkannt, die sich von Flächen unterscheiden. Die Bindung zwischen dem Zielmolekül und seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül kann auch direkt durch eine Lichtaussendung erkannt und quantifiziert werden, die nur dann erhalten wird, wenn die Bindung erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ermöglicht die Bindung des Zielmoleküls an sein nicht spaltbares Einfangmolekül die Fixierung eines oder mehrerer Moleküle, was eine Lichtaussendung durch ein chemolumineszentes, biolumineszentes, fluorlumineszentes und/oder elektrolumineszentes Lichtsystem erzeugt oder ein magnetisches und/oder elektrisches Feld erzeugt, das mittels spezifischer Lesegeräte 7 (siehe 1 und 4) erkannt werden kann.
Diese Systeme können auf der Verwendung von spezifischen Enzymen (Peroxidase, alkalische Phosphatase, Pyruvatkinase usw.) basieren, die das Aussenden und den Nachweis von Licht ermöglichen oder verbessern.
Es kann auch ein markiertes Zielmolekül 6 oder nach Einfangen des Zielmoleküls ein zweites markiertes reaktives Molekül verwendet werden. Dieses markierte Molekül kann der erste Teil eines Bindungspaares, wie Nukleinsäure 2, in einem Sandwich-Hybridisierungsversuch unter Verwendung von mit Biotin 1 oder Hapten markierten Proben sein und auf ähnliche Weise bei einer Antikörper-/Antigen-Sandwichbindung unter Verwendung ähnlich markierter reaktiver Moleküle. Nach einem Waschschritt kann das Biotin oder Hapten mit enzymkonjugierten Streptavidin oder Antikörpern reagiert werden, die dann als der zweite Teil des Bindungspaares gelten. Es können Enzyme, wie Peroxidase, alkalische Phosphatase, Pyruvatkinase oder Dehydrogenasen, verwendet werden.
Um ein unlösliches Produkt zu erhalten, wird ein für das Enzym spezifische Substrat ausgewählt. DAB kann beispielsweise in Gegenwart einer Peroxidase oxidiert werden und bildet ein unlösliches Produkt. Dieses Produkt fällt auf das nicht spaltbare Einfangmolekül aus und ein solcher Niederschlag bildet entsprechend der Plattenvorderfläche Bumps oder Kegel auf der Oberfläche der Platte, auf die der (Laser)Strahl auftrifft. Die Intensität des reflektierten (Laser)Strahls wird beim Anstrahlen des Niederschlags verringert und es kann eine Störung der (Laser)Reflexion erhalten werden. Eine derartige Störung wird von der fotosensitiven Nachweisvorrichtung als Loch auf der Oberfläche der Platte analysiert.
Die Gegenwart des Niederschlags zeigt sich als eine messbare Extinktion, wenn dies von der Lichtübertragung durch einen durchsichtigen Teil der Platte erkannt wird.
Ein weiteres unlösliches Produkt wird erhalten, wenn kolloides metallisches Gold, das beispielsweise an Streptavidin 3 gebunden ist, verwendet wird. Das kolloide Gold katalysiert die Reduktion von Silber (Ag) 4 unter Ausbildung eines Ag-Niederschlags, wenn die Bindung erhalten wird. Silberablagerungen können entweder die Reflexion eines (Laser)Strahls im Vergleich zu den Gold- oder Aluminiumschichten, die üblicherweise auf einer Platte 5 vorhanden sind, senken und kann auch einen Teil des Lichts reflektieren, wenn kein anderes Metall vorhanden ist. Der Niederschlag, der Licht gegenüber undurchlässig ist, kann auch durch die Absorption von Licht in einem Übertragungsversuch durch die Platte erkannt werden (siehe 2 und 6).
Es besteht auch die Möglichkeit, Mikrokügelchen zu verwenden, die Bindungsmoleküle (zweites Bindungspaar) tragen, was die Erkennung eines am Zielmolekül haftenden ersten Bindungspaars ermöglicht. Diese Mikrokügelchen befinden sich auf der Oberfläche der Platte, wo die Bindung des Zielmoleküls an sein nicht spaltbares Bindungsmolekül erreicht wurde. Diese Kügelchen beugen den (Laser)Lichtstrahl und erzeugen eine Störung der (Laser)Reflexion. Diese Störungen der (Laser)Reflexion werden von der fotosensitiven Nachweisvorrichtung erkannt und als die Löcher auf der Oberfläche der Platte analysiert.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Nachweis durch Markierung des Zielmoleküls (mit einem fluoreszierenden Molekül) erreicht. Der (Laser)Lichtstrahl tastet die Oberfläche der Compact Disc ab und analysiert die erfasste Fluoreszenz. Es stehen zahlreiche fluoreszierende Moleküle, die mit dem Zielmolekül verbunden sind, zur Verfügung, wie Fluorescein, Phycoerythrin, Rhodamin oder Lanthanid-Chelate, mit denen Nukleinsäuren, Antikörper oder Mikrokügelchen zum direkten oder indirekten Markieren des Zielmoleküls problemlos markiert werden können.
Das erfasste Signal kann entweder als binäres Signal oder absoluter Wert gelesen werden. Das binäre Signal wird vorteilhafterweise schnell in Form elektronischer computergestützter Daten verarbeitet und mittels geeigneter Software analysiert. Diese Software wandelt die Information in Daten um, mit denen der erhaltene Nachweis analysiert und die Bindung zwischen dem Zielmolekül und seinem nicht spaltbaren Einfangmolekül quantifiziert werden können.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Platte weitere Löcher umfassen, vorzugsweise in der Rille neben dem nicht spaltbaren Einfangmolekül, die Informationen über die Art, die Menge und die Spezifität des benachbarten nicht spaltbaren Einfangmoleküls enthalten.
Gemäß einer spezifischen erfindungsgemäßen Ausführungsform trägt die erfindungsgemäße Platte eine fixierte oligonukleotide Einfangprobe, um einen Nachweis, eine Amplifikation und möglicherweise eine Quantifizierung einer Nukleinsäuresequenz auf demselben festen Träger (der Oberfläche der erfindungsgemäßen Platte) zu ermöglichen. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Platte fixierte PCR-Starter, um die Herstellung von Ampliconen und die Fixierung von Ampliconen auf der externen Oberfläche der Platte zu erreichen, was anschließend deren Nachweis (gemäß dem von Rasmussen et al. 1991, Anal. Biochem. 198:138–205 beschriebenen Verfahren) ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Platte wird in einem Diagnose-Rit, in einer Diagnose- und Lesegerät, verwendet, das das automatische Lesen einer präparierten Probe einer chemischen oder biologischen Verbindung, möglicherweise mittels einer früheren Behandlung der chemischen oder biologischen Verbindung (wie genetische Amplifikation einer Nukleotidsequenz) ermöglicht.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise ein System, in dem mehrere Schritte oder Unterschritte in einem integrierten System kombiniert sind, wie ein automatisches Nukleinsäurediagnosesystem, das die Schritte der Reinigung der Nukleinsäuresequenzen in einer Probe, deren mögliche Amplifikation (mittels bekannter genetischer Amplikationsverfahren), deren Diagnose und möglicherweise deren Quantifizierung ermöglicht.
Beispiel 1: Nachweis von DNS auf CD
Das Ziel dieses Versuchs war der Nachweis spezifischer DNS durch direkte Hybridisierung an einer Einfangprobe, die an einen CD-Träger gebunden war. Der Nachweis erfolgte durch kolorimetrische Messung. Die Einfangprobe wurde an eine aminierte Polycarbonat-CD gebunden, dann wurde die Hybridisierung mit komplementärer biotinylierter DNS durchgeführt und die positive Hybridisierung mit Streptavidin-Peroxidase erkannt.
1. Aminierung der Polycarbonat-CD
Die CDs wurden zunächst durch 30 min langes Einlegen in 1 N NaOH-Lösung bei Raumtemperatur carboxyliert. Nach 3-maligem Waschen mit Wasser wurden die carboxylierten CDs 2 Stunden lang bei Raumtemperatur in einer Pufferlösung aus 0,1 M MES, pH 6, die 1 mg/ml wasserlösliches Carbodiimid und 1 mM N-Methylpropan-1,3-diamin enthielt, eingelegt. Nach 3-maligem Waschen mit 0,1 M MES-Puffer, pH 6, und 3-maligem Waschen mit Wasser wurden die aminierten CDs 30 min lang bei 37 °C getrocknet.
2. Fixierung der Einfangproben auf aminierten CDs
Es wurden 2 Lösungen vorbereitet, eine mit einer CMV-Einfangprobe, die andere mit einer HIV-Einfangprobe. Bei diesen Lösungen handelte es sich um 0,01 M MeIM-Puffer, pH 7,5, der die denaturierte DNS-Einfangprobe (CMV oder HIV) in einer Konzentration von 2 μg/ml und Carbodiimid in einer Konzentration von 1,6 mg/ml enthielt.
3 × 20 μl dieser Lösungen wurde auf zwei aminierte CDs getüpfelt und diese CDs wurden 5 Stunden lang in feuchter Atmosphäre bei 50 °C inkubiert. Nach 3-maligem, 5-minütigem Waschen mit 0,4 N NaOH + 0,25 % Tween^TM bei 50 °C wurden die CDs 3 Mal mit Wasser gespült und 30 min lang bei 37 °C getrocknet.
3. Hybridisierung von biotinylierter DNS von CMV auf CDs
Beide CDs wurden zum Denaturieren der Einfangprobe 5 min lang in 0,2 N NaOH eingelegt und anschließend mit 0,1 M Maleatpuffer, pH 7,5, mit 0,15 M NaCl gespült. Die CDs wurden dann in eine Hybridisierungslösung, die 100 μg/ml denaturierte DNS von Lachssperma, SSC 4X, Denhardt 5X und denaturierte biotinylierte DNS von CMV in einer Konzentration von 70 ng/ml enthielt, 2 Stunden lang bei 65 °C eingelegt. Nach dem Hybridisierungsschritt wurden die CDs 3 Mal mit 0,01 M Maleatpuffer mit 15 mM NaCl und 0,3 % Tween^TM bei Raumtemperatur gewaschen.
Die erste CD wurde dann 45 min bei Raumtemperatur in 0,1 M Maleatpuffer mit 0,15 M NaCl, 0,1 % Milchpulver und 1 μg/ml Streptavidin-Peroxidase eingelegt. Nach der Konjugatinkubation wurden beide CDs 3 Mal mit 0,01 M Maleatpuffer mit 15 mm NaCl und 0,3 % Tween^TM bei Raumtemperatur gewaschen.
4. Nachweis hybridisierter DNA
Die erste CD wurden dann 10 min lang in TMB^TM-Lösung (Medgenix) eingelegt. 1 min nach dieser Inkubation wurde eine Aufnahme dieser CD gemacht, um das Erscheinen der blauen Farbe dort zu beobachten, wo eine Hybridisierung aufgetre ten war. Das Ergebnis kann durch Absorption von durch die CD gesendetem Licht erhalten werden.
Beispiel 2: Nachweis von DNS auf CD mittels Maser-Nachweis
Die DNS-Einfangprobe wurde auf die CD-Oberfläche getüpfelt und die Hybridisierung mit der Ziel-DNA war mit der aus Beispiel 1 identisch. Zum Nachweis der biotinylierten hybridisierten DNS wurde die CD 45 min bei Raumtemperatur in 0,1 M Maleatpuffer mit 0,15 M NaCl, 0,1 % Milchpulver und 1 μg/ml Streptavidin-kolloidem Gold (Sigma, St-Louis, USA) eingelegt. Die CD wurde weitere 30 min lang in eine Lösung aus gleichen Anteilen Lösung A und B des Silver Enhancement Kit (Sigma, St Louis, USA) eingelegt, um dort einen Niederschlag zu verursachen, wo eine positive Hybridisierung stattgefunden hatte. Die CD wurde erneut mit einer Goldschicht bedeckt, um die auf die CD geschriebenen Informationen in einem Laser-CD-Spieler zu lesen und um die durch den Silberniederschlag verursachte Interferenz zu lesen (2 und 3).
Beispiel 3: Nachweis von Protein auf CD mittels Lichtabsorption
Die verwendeten CDs enthielten teilweise auf Löcher eingeprägte Daten und dieser Teil wurde mit Gold überdeckt. Die Fixierung der Einfangmoleküle erfolgte auf der Peripherie der CD direkt auf der Kunststoffoberfläche.
1. Carboxylierung der CD
Die CDs wurden zunächst 30 min lang bei Raumtemperatur in 1 N NaOH eingelegt, anschließend 3 Mal mit Wasser gespült und bei 30 min lang bei 37 °C getrocknet.
2. Fixierung der Antikörper auf den CDs
Es wurden drei verschiedene Antikörper auf der carboxylierten CD fixiert: Antikörper für bovines Serumalbumin, Antikörper für Fluorescein (negative Kontrolle) und Antikörper für Streptavidin (positive Kontrolle).
20 μl von drei verschiedenen Lösungen aus 0,02 M NaCl-Boratpuffer, pH 8,2 mit 1 mg/ml Carbodiimid (Acros) und 10 μg/ml einer der drei verschiedenen Antikörper wurden auf drei verschiedene Teile der CD getüpfelt. Diese wurden über Nacht bei 4 °C inkubiert und dann 10 min lang mit 0,1 M Glycinpuffer, pH 9,2, mit 0,1 % Casein gespült, dann zweimal 5 min lang mit 0,1 M Glycinpuffer, pH 9,2, mit 0,1 Tween^TM 20 und schließlich zweimal mit 0,1 M Glycinpuffer, pH 9,2. Die CDs wurden 30 min lang bei 37 °C getrocknet.
3. Nachweis von bovinem Serumalbumin mittels der ELISA-Technik auf der CD
Die CDs mit den auf der Oberfläche fixierten drei verschiedenen Antikörpern wurden bei Raumtemperatur in eine Lösung aus 10 μg/ml Serumalbumin in PBS mit 0,1 % Casein eingelegt. Die Inkubation dauerte 90 min. Die CDs wurden 3 Mal mit PBS mit 0,1 % Tween^TM 20 gespült und dann 45 min lang in 20 μg/ml biotinylierten Antikörpern für Serumalbumin in PBS mit 0,1 % Casein eingelegt. Sie wurden dann 3 Mal mit PBS mit 0,1 % Tween^TM 20 gespült und dann wurden die CDs 45 min lang in einer Lösung aus PBS mit 0,1 % Casein oder 1 μg/ml Streptavidin-Peroxidase eingelegt. Die CDs wurden 3 Mal mit PBS mit 0,1 % Tween^TM 20 gespült. Zum Nachweis wurde die CD, auf der Streptavidin-Peroxidase fixiert war, in eine TMB-Lösung eingelegt und nach 2, 4 und 6 min mit einer Kamera Aufnahmen gemacht, um die blaue Farbe dort zu sehen, wo wir Antikörper für BSA und Streptavidin aufgetüpfelt hatten.
Beispiel 4: Nachweis von Proteinen auf CD mittels Laser-Nachweis
Das Albumin wurde auf die CD-Oberfläche getüpfelt und die Reaktion mit den Antikörpern war mit der aus Beispiel 3 identisch. Das Konjugat, das für die Reaktion gegen biotinylierte Antikörper verwendet wurde, war ein Streptavidin-Gold. Es wurde 45 min lang in eine PBS-Lösung mit 0,1 % Casein in einer Konzentration von 1 μg/ml inkubiert. Das Streptavidin-Gold diente als Zentrum der Silberreduktion. Eine Lösung aus "Silver Enhancement" (Sigma) wurde 15 min lang bei Raumtemperatur verwendet. Der Silberniederschlag wurde an der Stelle beobachtet, an der Antikörper für BSA und Streptavidin aufgetüpfelt waren. Aufgrund des Niederschlags und der Größe des Niederschlags, die ungefähr 1 μm Durchmesser betrug, wurde eine Veränderung der Lichtabsorption beobachtet. Die Gegenwart von Löchern wurde anhand der Reflexion des Laserstrahls festgestellt (5).
Beispiel 5: Magnetischer Nachweis von DNA oder Protein auf der CD
Der Nachweis von hybridisierter DNS oder ebensolchem Protein auf einem CD-Träger kann mittels eines Magnetverfahrens erreicht werden. An DNS der Antikörper gebundenes Biotin kann durch Streptavidin, das an eine Eisenflüssigkeit (Immunicon, Hungtinton Valley, PA, USA) konjugiert ist, erkannt werden. Dieses Konjugat ist entsprechend der Größe der Ferritkerne der Eisenflüssigkeit magnetisch oder paramagnetische und kann damit in einem Magnetfeld erkannt werden (7).

Claims

Verfahren zum Nachweis und/oder der Quantifizierung eines in einer Probe vorhandenen Zielmoleküls, umfassend die folgenden Schritte: – Ermöglichen einer Bindung zwischen dem Zielmolekül und einem Einfangmolekül, das direkt an einer Seite der Oberfläche eines festen Trägers bestehend aus einer Compact Disc (CD) oder DVD fixiert ist, die gespeicherte Daten umfasst, die von einem CD-Lesegerät gelesen werden können, wobei die Bindung ein Signal ergibt, – Ermöglichen des Nachweises und/oder der Quantifizierung des Signals mit der Maßgabe, dass das Signal nicht durch Spalten des Einfangmoleküls erhalten wird, und – wobei das Signal in Bereichen gelesen wird, die sich von Bereichen, die die gespeicherten Daten umfassen, unterscheiden und wobei die Einfang- und/oder die Zielmoleküle entweder Nukleinsäuremoleküle oder Proteine sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Einfangmolekül in einem bestimmten Bereich der Platte befindet, der auf beiden Seiten der Platte weder Groove-Daten noch gespeicherte Daten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfang- und Zielmoleküle jeweils entweder Antigene oder Antikörper sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfang- und Zielmoleküle jeweils entweder Rezeptoren oder Liganden dieser Rezeptoren sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals durch Reflexion, Absorption oder Beugung eines Lichtstrahls oder durch die Veränderung eines elektromagnetischen Felds erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Lichtstrahl ein Laserstrahl ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals durch das Aussenden von fluoreszierendem Licht nach Anregung der gebundenen Einfang- und Zielmoleküle durch einen Lichtstrahl erhalten wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals durch die direkte Aussendung eines Lichtstrahls oder Veränderung eines magnetischen Feldes erhalten wird, die das Ergebnis der Bindung des Zielmoleküls an dessen Einfangmolekül ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenden eines Lichtstrahls durch ein gebundenes Molekül, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Molekülen mit chemolumineszentem, biolumineszentem, fluorlumineszentem und/oder elektrolumineszentem Licht, erzeugt wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung zwischen den Ziel- und den Einfangmolekülen einen Niederschlag auf der Oberfläche der Compact Disc (CD) oder DVD und/oder die Korrosion einer oder mehrerer Schicht(en) der Oberfläche der Compact Disc (CD) oder DVD erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Niederschlag ein undurchsichtiger oder magnetischer Niederschlag, wie ein kolloidales Metallreagenz, ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei der Niederschlag ein Silberniederschlag ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung zwischen den Ziel- und den nicht spaltbaren Einfangmolekülen das Fixieren eines oder mehrerer Moleküle ermöglicht, die zum Nachweis und/oder zur Quantifizierung eines sich durch die Bindung ergebenden Signals verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindung zwischen den Ziel- und den nicht spaltbaren Einfangmolekülen das Fixieren eines oder mehrerer Mikrokügelchen oder magnetischen Teilchen ermöglicht, die zum Nachweis und/oder der Quantifizierung eines sich durch die Bindung ergebenden Signals verwendet werden.
Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal erhalten wird, wenn die Platte sich um ihre Achse (A) dreht.
Verfahren nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den gespeicherten Daten um Daten, die von einem CD-Lesegerät gelesen und erkannt werden, und um Daten handelt, die zur Behandlung und Auswertung des Signals verwendet werden, das sich durch die Bindung zwischen den Einfang- und den Zielmolekülen ergibt.
Compact Disc (CD) oder DVD, umfassend gespeicherte Daten, die von einem CD-Lesegerät gelesen werden kön nen, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin in fest zugeordneten Bereichen, die auf beiden Seiten der Platte keine Groove-Daten oder gespeicherten Daten umfassen und die sich von den Bereichen unterscheiden, die die lesbaren gespeicherten Daten umfassen, direkt auf einer Seite der Oberfläche der Compact Disc fixierte nicht spaltbare Einfangmoleküle umfasst, die den Nachweis und/oder die Quantifizierung einer Bindung mit Zielmolekülen ermöglichen und wobei die Einfangmoleküle und die Zielmoleküle entweder Nukleinsäuren oder Proteine sind.
Compact Disc (CD) oder DVD nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht spaltbaren Einfangmoleküle ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Nukleotidsequenzen, Antigenen, Antikörpern, Rezeptoren, Rezeptorliganden oder einer Kombination davon.
Herstellungsverfahren für die Compact Disc (CD) oder DVD nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixieren nicht spaltbarer Einfangmoleküle auf der Oberfläche der Compact Disc (CD) oder DVD durch eine Fotoaktivierung erhalten wird.
Herstellungsverfahren für die Compact Disc (CD) oder DVD nach Anspruch 16 oder 17, umfassend den Schritt einer Fixierung von nicht spaltbaren Einfangmolekülen in bestimmten, fest zugeordneten Bereichen, die sich von den Bereichen, die gespeicherte Daten umfassen, unterscheiden, auf einer Seite der Oberfläche einer Platte umfassend gespeicherte Daten mittels einer kovalenten Bindung zwischen einem Ende der Einfangmoleküle und der Oberflächenschicht der Platte.
Diagnose-Kit umfassend die Compact Disc (CD) oder DVD nach Anspruch 16 oder 17 und die Reagenzien, die die Bindung zwischen einem Zielmolekül und dessen Einfangmolekül ermöglichen.
Nachweis- und/oder Lesegerät, das den Nachweis und/oder die Quantifizierung des Signals, das sich durch die Bindung zwischen einem in einer Probe vorhandenen Zielmolekül und dessen Einfangmolekül ergibt, und das die Compact Disc (CD) oder DVD nach Anspruch 16 oder 17 oder den Kit nach Anspruch 20 umfasst sowie Mittel zum Nachweis und/oder zur Quantifizierung des Signals.
Nachweis- und/oder Lesegerät nach Anspruch 21, das ein Lesegerät für Compact Discs (CD) darstellt.
Nachweis- und/oder Lesegerät nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass es einen ersten Lesekopf zum Lesen von gespeicherten Daten auf der Compact Disc (CD) oder DVD und einen zweiten Lesekopf zum Nachweis und/oder zur Quantifizierung des Signals, das sich durch die Bindung zwischen dem Zielmolekül und dessen Einfangmolekül ergibt, umfasst.