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Dokumentenidentifikation DE202006004642U1 13.07.2006
Titel Mikroarray-Vorrichtung zum Präparieren eines Probenträgers
Anmelder Sartorius AG, 37075 Göttingen, DE
DE-Aktenzeichen 202006004642
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 13.07.2006
Registration date 08.06.2006
Application date from patent application 23.03.2006
IPC-Hauptklasse B01L 3/00(2006.01)A, F, I, 20060323, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 33/48(2006.01)A, L, I, 20060323, B, H, DE   G01N 33/50(2006.01)A, L, I, 20060323, B, H, DE   B81B 1/00(2006.01)A, L, I, 20060323, B, H, DE   B01J 19/00(2006.01)A, L, I, 20060323, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikroarray-Vorrichtung, umfassend ein nicht-poröses Trägersubstrat mit einer darauf angeordneten Strukturschicht, deren Oberfläche strukturiert ist, so daß Aufnahmebereiche zur Aufnahme biologischen Probenmaterials gebildet sind.

Aus WO 03/049851 A2 ist eine Mikroarray-Vorrichtung bekannt, die aus einem Trägersubstrat aus Glas oder PVC besteht und die Form und Größe üblicher Objektträger hat. Auf dieses nicht-poröse Trägersubstrat ist eine mikroporöse Polymermembranschicht auflaminiert. Die Membranschicht wird mittels einer Auswahl von Techniken derart strukturiert, dass voneinander getrennte Zonen aus einem porösen Material und nicht-poröse Bereiche bzw. Bereiche mit verminderter Porösität entstehen. Diese nicht-porösen oder vermindert porösen Bereiche werden insbesondere durch Abfräsen, Wegätzen, Pressen, Schmelzen oder Wegbrennen mittels Laser- oder Photolithographietechniken des porösen Membranmaterials geschaffen. Es entsteht ein Muster aus offenen Kanälen, die isolierte, poröse Aufnahmebereiche der ursprünglichen Membranschichtdicke voneinander trennen. Die Tiefe der Kanäle kann der Membranschichtdicke entsprechen, so dass die Membran im Bereich der Kanäle bis auf das Trägersubstrat entfernt ist, oder kann weniger tief ausgebildet sein, so dass auch der Boden der Kanäle mit einer dünnen porösen Schicht bedeckt ist. Bei der Untersuchung biologischen Materials wird eine zu untersuchende Flüssigkeit auf die hochstehenden, schwammartigen, isolierten Aufnahmebereiche aufgetropft. In einem oder mehreren weiteren Spotting-Schritten können zusätzliche Reaktionsflüssigkeiten auf ausgewählte Aufnahmebereiche aufgetropft werden. In einem anschließenden Untersuchungsschritt können die Reaktionen der aufgetropften Flüssigkeiten miteinander beobachtet werden, wobei die räumliche Anordnung der isolierten Aufnahmebereiche zur simultanen Untersuchung und Zuordnung einer Vielzahl von Reaktionen verwendet werden kann. Diese bekannte Vorrichtung hat gegenüber anderen Mikroarrays, bei denen die Reaktionsflüssigkeiten unmittelbar auf nichtporösen Trägermaterial aufgebracht werden, den Vorteil, dass durch die Schwammwirkung der Aufnahmebereiche eine höhere Wirkstoffkonzentration an den Beobachtungspunkten und somit eine bessere Beobachtbarkeit der ablaufenden Reaktion erlaubt wird. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass sie zur Untersuchung lebender Zellen nicht geeignet ist. Auf die Aufnahmebereiche aufgebrachte, lebende Zellen würden in Ermangelung ausreichender Versorgungsmöglichkeiten mit Nährmedium schnell absterben.

Für die Untersuchung lebender Zellen werden daher üblicherweise sogenannte Multi-Well-Platten verwendet, die typischerweise aus nicht-porösem Kunststoffmaterial hergestellt werden und eine Vielzahl von strukturiert geordneten Ausnehmungen, sogenannte Wells oder Töpfchen aufweisen. Nachteilig bei den bekannten Multi-Well-Platten sind jedoch die Miniaturisierungsgrenzen, die durch die Limitierungen der Kunststoff-Spritzgusstechniken vorgegeben sind. Ein hoher Miniaturisierungsgrad ist jedoch erwünscht, da hierdurch zum einen der Bedarf an Probenmaterial reduziert werden kann und zum anderen die Anzahl unterschiedlicher Reaktionen, die gleichzeitig beobachtet werden können, erhöht wird.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Mikroarray-Vorrichtung derart weiterzubilden, dass sie zur Untersuchung lebender Zellen verwendbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Mikroarray-Vorrichtung, die ein nicht-poröses flaches Trägersubstrat mit einer darauf angeordneten Strukturschicht umfaßt, deren Oberfläche strukturiert ist derart, daß sie Aufnahmebereiche einer verminderten Schichtdicke zur Aufnahme biologischen Probenmaterials aufweist. Die Aufnahmebereiche sind jeweils vollumfänglich von einer Ringwand aus einem zusammenhängenden Bereich einer größeren Schichtdicke umgeben. Die Strukturschicht ist eine mikroporöse Membranschicht, wobei die Porengröße der Membranschicht so gewählt ist, daß benachbarte Aufnahmebereiche mittels auf Kapillarwirkung beruhendem Flüssigkeitsaustausch durch die sie jeweils umgebenden Ringwände hindurch kommunizieren können.

In völliger Umkehrung der bekannten Anordnung dienen bei der vorliegenden Erfindung nicht die Bereiche großer Schichtdicke sondern vielmehr die Bereiche verminderter Schichtdicke als Aufnahmebereiche für das biologische Material, d.h. insbesondere für lebende Zellen. Die Membranschicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit durch Wells oder Töpfchen strukturiert, die voneinander durch hochstehende Bereiche porösen Materials getrennt sind. Der Begriff der „Ringwand", die jeden Well vollumfänglich umgibt, ist hierbei weit zu verstehen und umfasst nicht nur radialsymmetrische Strukturen sondern auch Umfassungen von Wells beliebiger Form, beispielsweise quadratisch, dreieckig, polygonal etc.

Dadurch kombiniert die vorliegende Erfindung in besonders vorteilhafter Weise die Vorzüge zuvor erläuterter, bekannter Vorrichtungen. So werden die lebenden Zellen geschützt in Wells angeordnet; anders als bei der bekannten Multi-Well-Platten aus nicht-porösem Kunststoff sind die erfindungsgemäßen Wells jedoch durch poröses Material voneinander getrennt. Dies hat mehrere Vorteile: Erstens wird beim Eintrag lebender Zellen in die Wells überschüssige Pufferlösung durch die porösen Ringwände abgeführt, so dass sich die Zellen besonders leicht am Boden oder den Wänden des Wells absetzen und anhaften. Zweitens wird die Nährstoffversorgung der Zellen vereinfacht, da nicht jeder Well einzeln mittels einer Pipette versorgt werden muss sondern über die Kapillarwirkung des die Wells trennenden, porösen Materials eine einfache, gleichzeitige Versorgung aller Wells gewährleistet wird. Dies erleichtert auch den Medienaustausch in den Wells, beispielsweise bei gezieltem Wechsel eines auf die Zellen einwirkenden Wirkstoffs. Drittens sind die durch poröses Material miteinander verbundenen Wells in der Lage, miteinander zu „kommunizieren". Bei geeigneter Wahl der Porengrößen der die Wells umgebenden Ringwände kann ein Wandern der Zellen aus den Wells zuverlässig unterbunden werden, wohingegen ein Flüssigkeits- und Botenstoffaustausch (z.B. Proteine) möglich bleibt. Diese „Kommunikation" ist für viele Zellarten, insbesondere Gewebezellarten von großer Bedeutung.

Trotz dieser Vorzüge ist die erfindungsgemäße Mikroarray-Vorrichtung nicht den Miniaturisierungsbeschränkungen üblicher Multi-Well-Platten unterworfen. Vielmehr können die aus der WO 03/049851 A2 bekannten Mikrostrukturierungstechniken angewendet werden. Dies sind insbesondere das Wegbrennen von porösem Material mittels Laser- oder Photolithographietechniken, das gezielte chemische Wegätzen porösen Materials durch geeignete Zersetzungsflüssigkeiten oder mechanische und/oder thermische Verfahren.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die verminderte Schichtdicke der Aufnahmebereiche, d.h. die Schichtdicke des Bodens der Wells, gleich Null. Dies bedeutet, das poröse Membranmaterial wird im Bereich der Wells vollständig entfernt, so dass der Well-Boden von dem nicht-porösen Trägersubstrat gebildet wird. Dies ist besonders günstig, wenn der Boden etwa zur Anhaftung von Zellen besonders beschichtet ist. Alternativ ist es jedoch auch möglich, bei der Ausbildung der Wells eine dünne poröse Schicht im Inneren der Aufnahmebereiche stehen zu lassen. Diese Variante hat den Vorteil, dass eine Flüssigmedienversorgung der in die Wells eingebrachten Zellen auch über den Well-Boden erfolgen und somit effizienter gestaltet werden kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Ringwänden über stegförmige, poröse Bereiche zweiter Schichtdicke miteinander und/oder mit weiteren porösen Elementen verbunden sind. Dies bedeutet eine komplexere Strukturierung der Mikroarray-Vorrichtung, wobei nicht einfach Wells in eine geschlossene Membranschicht eingebracht werden, sondern um jeden Well eine Ringwand definierter Dicke und mit definierten Kommunikationswegen aus Stegen, ähnlich den Ringwänden selbst, zu benachbarten Ringwänden bzw. Wells ausgebildet wird.

Bei einer noch komplexeren Strukturierung kann vorgesehen sein, dass die gemusterte Membranschicht eine Mehrzahl unzusammenhängender Zonen aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Aufnahmebereichen mit diese umgebenden Ringwänden enthalten. Diese Zonen können vorteilhafterweise über stegförmige, poröse Bereiche zweiter Schichtdicke miteinander und/oder mit weiteren porösen Elementen verbunden sein. Dies bedeutet, dass in Zonen zusammengefasste Gruppen von Wells mit diese jeweils umgebenden Ringwänden auf dem Trägersubstrat angeordnet sind. Die Wells einer gemeinsamen Gruppe können untereinander und ggf. als Gruppe mit den Wells einer benachbarten, verbundenen Gruppe kommunizieren. Auf diese Weise können unterschiedliche Grade von Kommunikation zwischen Wells realisiert werden.

Die Verbindung der Zonen untereinander und/oder mit weiteren porösen Elementen kann alternativ oder zusätzlich zu der oben erläuterten Variante auch über Kanäle in dem Trägersubstrat erfolgen. Insbesondere in das Trägersubstrat eingearbeitete Mikrofluidik-Kanäle können hierzu mit Vorteil eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die einzelnen Wells untereinander mit der derartigen Mikrofluidik-Kanälen zu verbinden.

Die oben als „weitere poröse Elemente" bezeichneten Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können unterschiedliche Ausprägungen haben. Bei einer besonders günstigen Ausführungsform sind sie als im Vergleich zu den Aufnahmebereichen, d.h. in den Wells, großflächige Flüssigkeitsreservoirs ausgebildet. Diese erfüllen eine „Schwammfunktion". Sie können beispielsweise auf dem Trägersubstrat aufgebracht und in Flüssigkeit leitender Weise mit der Membranschicht verbunden sein bzw. selbst ein Teil der Membranschicht sein. Auf die Flüssigkeitsreservoirs im Überschuss aufgebrachte Lösung, beispielsweise ein flüssiges Nährmedium, wird durch die Kapillarkraft der Ringwände und der diese verbindenden porösen Bereiche zu den einzelnen Wells gezogen, so dass die dort abgesetzten Zellen mit dem Medium versorgt werden können. Bei einer besonders günstigen Ausführungsform sind mehrere derartige Flüssigkeitsreservoirs, vorzugsweise mit unterschiedlicher Kapillarität, vorgesehen, so dass die Flüssigkeit aus einem ersten Reservoir mit geringer Kapillarität durch den Bereich der Wells hindurch zu dem zweiten Reservoir mit hoher Kapillarität gesaugt wird. Dies entspricht einer mehr oder weniger kontinuierlichen Perfusion der in den Wells abgesetzten Zellen. Zur dauerhaften Aufrechterhaltung dieses Flüssigkeitsstroms kann das eine Flüssigkeitsreservoir kontinuierlich mit einem Flüssigkeitsüberschuss versorgt werden, wohingegen Flüssigkeit aus dem zweiten Reservoir abgesaugt oder durch Trocknung entfernt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Flüssigkeitsströmung durch extreme Kräfte, wie etwa im Rahmen eines Zentrifugierschritts, unterstützt werden.

Bei der Membranschicht handelt es sich vorteilhafterweise um eine mikroporöse Polymermembran, die beispielsweise durch Aufbringen einer Polymer-Gießlösung auf das Trägersubstrat und durch Ausbilden der Membran aus der Gießlösung im Verdunstungsverfahren oder Fällbadverfahren erzeugt wird. Vorteilhafterweise ist die Membran auf Basis von Polyamiden, Polyvinylidenfluorid, Polyethersulfonen, Polysulfonen, Polycarbonaten, Polypropylen, Zelluloseacetat, Zellulosenitrat oder regenerierter Zellulose mit chemisch modifizierter Oberfläche oder Gemischen ausgebildet. Alternativ kann die Membranschicht auch separat hergestellt und auf das Trägersubstrat mit herkömmlichen Techniken auflaminiert werden. Auch ist es möglich, die Membranschicht als eine Verbundschicht auszubilden, die aus mehreren Membranlagen unterschiedlicher Porosität und/oder Musterung aufgebaut ist. Auch können sich die einzelnen Membranlagen in Ihrer Widerstandsfähigkeit gegen mechanische, thermische oder chemische Bearbeitung unterscheiden, so dass der Prozess des Herausarbeitens der Wells mit definierten Bodendicken erleichtert wird, etwa weil eine bestimmte Schichtdicke aufgrund der Widerstandsfähigkeit einer besonderen Membranlage nicht unterschritten werden kann.

Die Dicke der Membran beträgt bevorzugt etwa 10–200 &mgr;m, besonderes bevorzugt etwa 60–140 &mgr;m. Sie weist günstigerweise eine Porengröße von etwa 0,1–20 &mgr;m, besonders bevorzugt etwa 0,45–8 &mgr;m.

Die Größe der Wells liegt bevorzugt im Bereich von etwa 20 × 20 &mgr;m bis zu etwa 1 × 1 mm, wobei die porösen Ringwände bevorzugt eine Stärke von etwa 10 &mgr;m bis zu einigen mm haben können.

Das Aufbringen des Musters erfolgt aus biologische Zellen enthaltender Flüssigkeit, nachdem zuvor dasselbe Muster aus einer die Membranschicht zersetzenden Flüssigkeit aufgebracht wurde. Alternativ kann das Muster auch über andere geeignete Verfahren erstellt werden. Hitze, Ultraschall, Druck, oder Plasma-Ätzen stellen beispielsweise solche Verfahren dar.

Dies bedeutet, dass die Well-Struktur der erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung erst kurz vor dem Einbringen der Zellen in die Wells erfolgt. Dies ist insbesondere günstig, als die verwendete Spotting-Vorrichtung nicht in der Lage sein muss, das Well-Muster zu erkennen; vielmehr ist es ausreichend, wenn sie nacheinander mehrfach dasselbe Muster anfahren kann. So werden z.B. in einem ersten Verfahrensschritt Wells durch chemische Zersetzung erzeugt und in einem anschließenden Schritt die lebenden Zellen in die zuvor erzeugten Wells eingebracht.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen den genannten Schritten ein Waschschritt vorgesehen, bei dem die zersetzende Lösung aus der verbliebenden Membranschicht ausgewaschen wird, um eine weitere Zersetzung zu verhindern sowie um Schädigungen der Zellen durch die möglicherweise toxische Zersetzungslösung zu vermeiden. Dieser Schritt ist nicht notwendig, wenn ein Verfahren gewählt wird, welches keine Nebenprodukte in der Struktur hinterlässt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Es zeigen:

1: eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Erfindung,

2: eine schematische Schnittansicht gem. der Schnittlinie II – II in 1,

3: eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

4: eine schematische Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform der Erfindung und

5: eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

6: eine Rasterelektronenaufnahme einer erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung in Draufsicht von schräg oben.

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Mikroarray-Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 basiert auf einem nicht-porösen Trägersubstrat 12, das beispielsweise aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein kann und vorzugsweise die Dimensionen eines herkömmlichen Objektträgers hat. Die Dimensionen des Trägersubstrates sind jedoch nicht erfindungsrelevant und können an die jeweiligen Erfordernisse der speziellen Anwendung angepasst werden. In einem seitlichen Bereich des Trägersubstrates 12 ist ein Beschriftungsfeld 14 vorgesehen, das beispielsweise als eine aufgeklebte, beschreibbare Folie oder ein aufgerauter Oberflächenteil des Trägers sein kann. Im zentralen Bereich des Trägersubstrates 12 ist eine Membranschicht 16 aufgebracht. Die Membranschicht kann beispielsweise aufgeklebt, auflaminiert, aufgeschweißt oder andere Weise mit dem Trägersubstrat 12 verbunden sein. Die spezielle Art und Weise der Verbindung ist nicht erfindungsrelevant und kann unter Berücksichtigung der speziellen Erfordernisse der verwendeten Materialien angepasst werden. Die Membranschicht 16 ist vorzugsweise eine mikroporöse Polymermembranschicht. Die Membranschicht 16 ist gemustert in Wells oder Töpfchen 18 und diese voneinander trennende Wandbereichen 20. Die Wandbereiche 20 umgeben die Wells 18 jeweils vollumfänglich. Diese Struktur ist in der Querschnittszeichnung von 2 deutlicher erkennbar. Bei der speziellen, in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, sind die Wells 18 quadratisch geformt und erstrecken sich in ihrer Tiefe nicht bis auf das Trägersubstrat 12. Vielmehr wird der Boden jedes Wells 18 von einer dünnen Restschicht der Membran gebildet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Wells auch tiefer gestaltet werden, d.h. bis auf das nicht-poröse Trägersubstrat durchgehen oder durch eine Schicht gleicher Porengröße von einer 2.

Schicht anderer, z.B. größerer Porengröße vom Trägersubstrat getrennt sein.

Werden in die erfindungsgemäßen Wells lebende Zellen in einer Pufferlösung beispielsweise mittels einer Pipette oder einer speziellen Spotting-Anlage eingebracht, kann das überschüssige Puffermedium leicht durch die porösen Wände bzw. den porösen Boden abfließen und die Zellen können sich leicht an Wänden und Boden anheften. Dies ist insbesondere auch dann vorteilhaft, wenn eine vordefinierte Anzahl lebender Zellen in jeden Well eingebracht werden soll. In diesem Fall müssen die Zellen, um automatisch von einem Zellsortierer gezählt werden zu können, in sehr geringer Konzentration in der Pufferlösung vorliegen. Durch die Möglichkeit des Abfließens überschüssigen Puffermediums ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung möglich, trotz großen Flüssigkeitsüberschusses gleiche Anzahlen von Zellen unter gleichen Bedingungen in die einzelnen Wells einzubringen.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Elemente der Vorrichtung bezeichnen. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist hier die Membranschicht in eine Mehrzahl von Zonen 16a–h unterteilt, die jeweils Wells 18 und diese umgebende Ringwände 20 aufweisen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wells 18 rund ausgebildet. Es sei jedoch nochmals ausdrücklich daraufhingewiesen, dass die spezielle Form der Wells nicht erfindungsrelevant ist.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei wiederum gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente der Vorrichtung bezeichnen. Auch hier ist die Membranschicht in eine Mehrzahl von Zonen 16a–f eingeteilt, die jedoch im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel von 3 paarweise in Flüssigkeit austauschender Verbindung stehen. Diese Verbindung erfolgt durch Mikrofluidik-Kanäle 22, 24, 26, die in den nichtporösen Träger 12 eingearbeitet sind. Sie können beispielsweise in den Träger eingeschliffen, gefräst, geätzt, gebrannt oder auf sonstige Weise eingearbeitet sein. Die Mikrofluidik-Kanäle 22, 24, 26 können offen oder geschlossen gestaltet sein, müssen jedoch im Bereich der Zonen 16a–f mit der dortigen porösen Membranschicht in Flüssigkeit austauschender Weise wechselwirken können. Bei der dargestellten Ausführungsform verbindet Kanal 22 die Zonen 16a und 16b, Kanal 24 verbindet die Zonen 16c und 16d und Kanal 26 verbindet die Zonen 16e und 16f. Bei der gezeigten Ausführungsform gehen die Kanäle 22, 24, 26 jedoch über die Zonen 16a–f hinaus und schließen poröse Flüssigkeitsreservoirs 28 und 30, 32, 34 mit an. Vorzugsweise ist das Flüssigkeitsreservoir 28 aus einem Material besonders großer Kapillarkraft gebildet, so dass sich ein Flüssigkeitsstrom von den Reservoirs 30, 32, bzw. 34 über die Zonen 16a und 16b, 16c und 16d bzw. 16e und 16f hin zum Reservoir 28 ausbildet. Die Flüssigkeitsreservoirs 30, 32, 34 können z.B. mit unterschiedlichen Wirkstofflösungen beladen werden, die sich aufgrund der großen Kapillarkraft des Reservoirs 28 durch die jeweiligen Zonen 16a–f, in deren Wells beispielsweise lebende Zellen vorliegen, hin zum Reservoir 28 strömen. Auf diese Weise können im Rahmen der Strömungsgeschwindigkeit die Effekte der verschiedenen Wirklösungen auf die Zellen simultan beobachtet werden.

5 schließlich zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Wells 18a und 18b, die von porösen Ringwänden 20a und 20b umgeben sind, über eine poröse Stegleitung 36 miteinander und mit porösen Flüssigkeitsreservoirs 28 und 30 verbunden sind. Die Wirkung dieser Ausführungsform ist vergleichbar mit der oben im Zusammenhang mit 4 beschriebenen, wobei jedoch die Flüssigkeitsleitung nicht über Mikrofluidik-Kanäle im Trägersubstrat sondern über Stege aus dem porösen Membranmaterial, aus dem auch die Ringwände 20a und 20b bestehen, gebildet sind.

In der Rasterelektronenaufnahme der 6 sind die Strukturschicht aus einer mikroporösen Cellulosenitratmembranschicht in 435-facher Vergrößerung gezeigt. Die Aufnahmebereiche für die biologischen Materialien sind sowohl am Boden als auch an den Ringwänden von der porösen Membran gebildet. Sie sind in einem Laser-Lithographie-Verfahren hergestellt worden.

Natürlich sind die in den Figuren dargestellten und in der speziellen Beschreibung erläuterten Ausführungsformen lediglich illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Varianten und Kombinationen der gezeigten Beispiele stehen dem Fachmann im Lichte der obigen Erläuterung offen. So ist es beispielsweise in Kombination der Ausführungsbeispiele von 4 und 5 möglich, auch Zonen über Stegleitungen und/oder einzelne Wells über Mikrofluidik-Kanäle zu verbinden. Auch bezüglich der Materialwahl steht dem Fachmann ein breites Spektrum zur Verfügung, aus dem er angesichts der speziellen Erfordernisse seiner konkreten Anwendung wählen kann. So können beispielsweise optische Eigenschaften wie Transparenz, Autofluoreszenz, Farbgebung etc. der Membran in Abhängigkeit von dem speziell gewählten Untersuchungsverfahren gewählt werden.


Anspruch[de]
  1. Mikroarray-Vorrichtung, umfassend ein nicht-poröses flaches Trägersubstrat (12) mit einer darauf angeordneten Strukturschicht (16; 16a–f), deren Oberfläche strukturiert ist, so daß sie Aufnahmebereiche (18; 18a–b) einer verminderten Schichtdicke zur Aufnahme biologischen Probenmaterials aufweist, die jeweils vollumfänglich von einer Ringwand (20; 20a–b) aus einem zusammenhängenden Bereich einer größeren Schichtdicke umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturschicht eine mikroporöse Membranschicht ist, wobei die Porengröße der Membranschicht so gewählt ist, daß benachbarte Aufnahmebereiche mittels auf Kapillarwirkung beruhendem Flüssigkeitsaustausch durch die sie jeweils umgebenden Ringwände hindurch kommunizieren können.
  2. Mikroarray-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verminderte Schichtdicke der Aufnahmebereiche (18; 18a–b) Null ist.
  3. Mikroarray-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Ringwänden (20a–b) über stegförmige Membranbereiche (36) der größeren Schichtdicke miteinander und/oder mit weiteren porösen Elementen (28, 30) verbunden sind.
  4. Mikroarray-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht eine Mehrzahl unzusammenhängender Zonen (16a–h; 16a–f) strukturiert i, die jeweils eine Mehrzahl von Aufnahmebereichen (18) mit diese umgebenden Ringwänden (20) enthalten.
  5. Mikroarray-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen über stegförmige, poröse Bereiche zweiter Schichtdicke miteinander und/oder mit weiteren porösen Elementen verbunden sind.
  6. Mikroarray-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zonen (16a–h) über Kanäle (22, 24, 26) in dem Trägersubstrat (12) miteinander und/oder mit weiteren porösen Elementen (28, 30, 32, 34) verbunden sind.
  7. Mikroarray-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren porösen Elemente als im Vergleich zu den Aufnahmebereichen (18; 18a–b) großflächige Flüssigkeitsreservoirs (28, 30, 32, 34) ausgebildet sind.
  8. Mikroarray-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht eine mikroporöse Polymermembran umfasst.
  9. Mikroarray-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranschicht eine Verbundschicht ist, die aus mehreren Membranlagen unterschiedlicher Porosität aufgebaut ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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