DE10005844A1 - Optical detection of binding between biological test material and material on biochip, including removing dot formed by hybridization from biochip by dissolution before analysis using UV irradiation - Google Patents
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Abstract
Description
Biologische Proben (Zellen, körpereigenen Flüssigkeiten,...) enthalten oft eine sehr große Zahl verschiedener Biomoleküle (u.a. RNA, DNA, Proteine,...) mit äußerst selektiven Bindungeigenschaften, die häufig durch die Anzahl von Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt sind. Zur Analyse solcher biologischer Proben gibt es viele Verfahren, z.B. die Hochdruck Flüssigkeits Chromatograpie (HPLC) oder die Kapillarelektrophorese (CE) in verschiedensten Varianten. Für die Untersuchung einer großen Zahl verschiedener biochemischer Reaktionen in kurzer Zeit werden heute zunehmend auch Biochips eingesetzt. Das „high throughput screening (HTS) wird unter anderem für die Suche nach neuen Wirkstoffen eingesetzt. Die hier vorgeschlagene Anordnung beruht auf der Nutzung solcher Biochips und kann einerseits zur detaillierten Analyse der Zusammensetzung biologischer Proben oder zum HTS genutzt werden.Biological samples (cells, body's own fluids, ...) often contain a very large one Number of different biomolecules (including RNA, DNA, proteins, ...) with extremely selective binding properties that frequently are determined by the number of hydrogen bonds. There are many methods for analyzing such biological samples, e.g. the high pressure liquid Chromatography (HPLC) or capillary electrophoresis (CE) in various Variants. For the investigation of a large one Number of different biochemical reactions in a short time biochips are increasingly used today. The “high throughput screening (HTS) is used for the search for new active ingredients. The one proposed here Arrangement is based on the use of such biochips and can on the one hand for detailed analysis of the composition of biological samples or used for HTS.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß nach der Hybridisierung und dem Waschen eines Biochips die an einem Dot gebundenen Testsubstanzen von den auf dem Biochip präparierten Substanzen abgelöst werden (z.B. durch Erhöhung der Temperatur) und die abgelösten Substanzen örtlich von den gebundenen Präparaten getrennt (z.B. in der den Biochip umgebenden wässerigen Lösung) nachgewiesen werden, indem sie durch UV- Licht zum Leuchten angeregt werden und das Leuchten nachgewiesen wird.This goal is achieved that after the Hybridization and washing a biochip the bound to a dot Test substances are detached from the substances prepared on the biochip (e.g. by increasing the temperature) and the detached Local substances of the bound preparations detected separately (e.g. in the aqueous solution surrounding the biochip), by stimulating them to glow with UV light and the glow is proven.
Im Folgenden wird kurz beschrieben, wie die Analyse einer biologischen Probe auf einem Biochip erfolgt, um daran den Stand der Technik zu erklären und zu präzisieren, was im Sinne dieser Schrift unter einem Biochip verstanden werden soll.The following briefly describes how the analysis of a biological sample is carried out on a biochip, to explain and clarify the state of the art, what is meant by a biochip in the sense of this document should.
Zunächst wird die Herstellung eines Biochips und dann seine Nutzung zur Analyse biologischer Proben diskutiert. Diese Patentschrift beschäftigt sich nicht mit der Herstellung von Biochips, sondern mit einer speziellen Nutzung dieser Biochips zur Analyse der Zusammensetzung biologischer Proben oder zur Charakterisierung biochemischer Reaktionen. Dabei basiert die Analyse der Zusammensetzung biologischer Proben auf der Erkennung von biochemischen Reaktionen zwischen den Substanzen in der biologischen Probe und den Substanzen, die sich auf dem Biochip befinden.First, the making of a Biochips and then its use for the analysis of biological samples discussed. This patent specification is not concerned with production of biochips, but with a special use of these biochips for analysis of the composition of biological samples or for characterization biochemical reactions. The analysis of the composition is based on this biological samples on the detection of biochemical reactions between the substances in the biological sample and the substances, that are on the biochip.
Bei der Herstellung von Biochips wird zunächst die Oberfläche eines Substrates (z.B. Glas, Polymere, Silizium,...) so aufbereitet, daß sie bestimmte biologische Substanzen (z.B. Nukleotide, Oligomere) spezifisch binden kann. Dann werden verschiedene biologische Substanzen (im Folgenden als Präparate bezeichnet) räumlich getrennt aufgebracht. Dabei können viele verschiedene Verfahren verwendet werden (z.B. Lithographie oder Aufspritzen von Flüssigkeiten mit Mikrodosiermaschinen). Als Resultat ergibt sich meist eine Matrix mit N Zeilen (n = 1,...,N) und M Spalten (m = 1,...,M) mit verschiedenen biologischen Substanzen. Ein Ortsbereich mit einer bestimmten biologischen Substanz läßt sich durch die Angabe von n und m charakterisieren. Ein solcher Ortsbereich wird im Folgenden „dot" genannt und die biologische Substanz auf einem dot wird als Präparat bezeichnet. Eine solche Anordnung wird hier als Biochip bezeichnet. Ein typischer, schon relativ eng gepackter, Biochip enthält heute z.B. etwa 100 × 100 Dots von jeweils 50μm Durchmesser bei einem Abstand von 50μm zwischen den Dots. So kann ein 1cm2 großen Biochip etwa 104 verschiedene Präparate enthalten kann. Es besteht eine starke Tendenz zur weiteren Miniatusierung der Biochips, so daß zukünftig höhere Packungsdichten zu erwarten sind. Wie bereits erwähnt, beschäftigt sich diese Patentschrift nicht mit der geschilderten Herstellung von Biochips, sondern mit einer speziellen Nutzung von derart hergestellten Biochips.When producing biochips, the surface of a substrate (e.g. glass, polymers, silicon, ...) is first prepared so that it can specifically bind certain biological substances (e.g. nucleotides, oligomers). Then different biological substances (hereinafter referred to as preparations) are applied spatially separated. Many different processes can be used (eg lithography or spraying liquids with microdosing machines). The result is usually a matrix with N rows (n = 1, ..., N) and M columns (m = 1, ..., M) with different biological substances. A local area with a certain biological substance can be characterized by the specification of n and m. Such a local area is referred to below as “dot” and the biological substance on a dot is referred to as a preparation. Such an arrangement is referred to here as a biochip. A typical, already relatively closely packed, biochip today contains, for example, approximately 100 × 100 dots of each 50μm diameter at a distance of 50μm between the dots, so a 1cm 2 biochip can contain about 10 4 different preparations There is a strong tendency towards further miniaturization of the biochips, so that higher packing densities can be expected in the future. This patent specification is not concerned with the described production of biochips, but with a special use of biochips produced in this way.
Eine nach dem Stand der Technik typische Nutzung eines Biochips dient dazu, festzustellen, welche Substanz mit welchem der Präparate auf dem Biochip eine feste biochemische Bindung eingeht. Dieses wird im Folgenden kurz beschrieben.A typical use according to the state of the art A biochip is used to determine which substance with which of the preparations a firm biochemical bond is formed on the biochip. This is briefly described below.
Zur Erkennung dieser biochemischen Reaktionen wird dem Biochip unter wässerigen Bedingungen eine mit Farbstoffmarkierte „Testsubstanz" zugegeben. Nach hinreichend langer Wartezeit geht die Testsubstanz mit einigen der vielen Präparate auf dem Biochip dann eine feste Bindung ein. Dieser Vorgang wird als „Hybridisierung" bezeichnet. Nach der Hybridisierung erfolgt ein Waschschritt, bei dem die in Lösung verbliebenen Testsubstanzen, die an keines der Präparate fest gebunden haben, entfernt werden.To detect this biochemical The biochip reacts under watery conditions Dye-marked "test substance" added the test substance goes sufficiently long with some of the many preparations then a firm bond on the biochip. This process will referred to as "hybridization" the hybridization is followed by a washing step in which those remaining in solution Test substances that are not firmly bound to any of the preparations, be removed.
Am Ende des Waschschrittes befindet sich der Biochip in einer wässerigen Lösung, die keine mit Farbstoff markierten Testsubstanzen mehr enthält. An den verschiedenen Dots befinden sich dann, je nachdem ob eine biochemische Reaktion zwischen der Testsubstanz und dem Präparat auf dem Dot stattgefunden hat oder nicht, mehr oder weniger Moleküle der (mit Farbstoff markierten!) Testsubstanz. Der Nachweis der Testsubstanz erfolgt über den mit der Testsubstanz verbundenen Farbstoff Durch Bestrahlung des Biochips mit z.B. sichtbarem Licht, wird der Farbstoff zum Leuchten gebracht und das Leuchten mit einem lichtempfindlichen Detektor (z.B. eine Kamera) örtlich aufgelöst nachgewiesen. Hat eine mit Farbstoff markierte Testsubstanz an ein bestimmtes Präparat gebunden so ergibt sich an dem – dem Präparat entsprechenden – Dot ein verstärktes Aufleuchten. Aus der Intensität des Aufleuchtens wird meist auch auf die Menge der an einem Dot gebundenen Testsubstanz geschlossen. Diese Prozedur wird als „Auslesen" des Biochips bezeichnet.Located at the end of the washing step the biochip in a watery Solution, which no longer contains any test substances marked with dye. To the there are different dots, depending on whether they are biochemical Reaction between the test substance and the preparation on the dot took place has or not, more or fewer molecules of (labeled with dye!) Test substance. The test substance is detected via the dye associated with the test substance by irradiation of the Biochips with e.g. visible light, the dye becomes glow brought and the glow with a light sensitive detector (e.g. a camera) locally disbanded demonstrated. Has a test substance marked with dye on certain preparation bound, this results in a dot corresponding to the preparation reinforced Come on. From the intensity of lighting is usually also based on the amount of a dot bound test substance closed. This procedure is called "reading" the biochip.
Bei der Analyse der Zusammensetzung biologischer Proben ergeben sich aus dem beschriebenen Vorgehen große Probleme.When analyzing the composition biological samples result from the procedure described size Problems.
- 1 Das größte Problem ergibt sich aus der für die Anwendung notwendige Markierung der Testsubstanzen mit Farbstoffen. Diese Markierung ist insbesondere in natürlichen biologischen Proben, die meist eine große Vielzahl verschiedenster biologischer Moleküle enthalten, praktisch unmöglich. Zunächst stellt sich die Frage welche der (sehr vielen) Substanzen überhaupt angefärbt und nachgewiesen werden sollen. Dann stellt sich die Frage mit welchem chemischen Verfahren die Anfärbung erfolgen soll und ob dieses Verfahren hinreichend spezifisch ist für die ausgewählte Substanz oder ob es zur Anfärbung anderer in der Probe vorhandener Substanzen führt. Selbst wenn die Anfärbung für eine Reihe verschiedener Moleküle erfolgreich ist, kann nur eine kleine Anzahl von Molekülen gezielt angefärbt und anhand des Aufleuchtens unterschieden werden. So können nur wenige der vielen in der Probe vorhandenen Substanzen gleichzeitig nachgewiesen werden.1 The biggest problem arises from the marking of the test sub necessary for the application punch with dyes. This marking is practically impossible, especially in natural biological samples, which usually contain a large variety of different biological molecules. First of all, the question arises which of the (very many) substances should be stained and detected at all. The question then arises as to which chemical method the staining should take place and whether this method is sufficiently specific for the selected substance or whether it leads to the staining of other substances present in the sample. Even if the staining is successful for a number of different molecules, only a small number of molecules can be specifically stained and differentiated on the basis of the lighting. This means that only a few of the many substances present in the sample can be detected at the same time.
- 2 Bei dem Auslesen des Biochips muß dieser direkt mit Licht bestrahlt werden, da die mit Farbstoff markierten Testsubstanzen fest mit dem Biochip verbunden sind. Diese direkte Bestrahlung hat den Nachteil, daß die auf dem Biochip aufgebrachten Präparate durch zu hohe Lichtbelastung zerstört werden können. Zum anderen können bei der direkten Bestrahlung der Oberfläche des Biochips andere Substanzen stark aufleuchten (z.B. Laserstreulicht an Oberflächen, Fluoreszenz von Molekülen, die an der Grenzfläche zum Binden der Präparate angebracht werden,...) und als Untergrund die quantitative Auswertung stören2 When reading out the biochip, it must be directly irradiated with light be, since the test substances marked with dye firmly with are connected to the biochip. This direct radiation has the disadvantage that the Preparations applied to the biochip can be destroyed by excessive exposure to light. On the other hand, at direct irradiation of the surface other substances of the biochip light up strongly (e.g. laser scattered light on surfaces, Fluorescence of molecules, the at the interface for binding the preparations be attached, ...) and as a background the quantitative evaluation to disturb
- 3 Der Nachweis einer nicht markierten Testsubstanz, die an ein Präparat auf dem Biochip gebunden hat, ist mit sehr großen Schwierigkeiten verbunden. Die Verwendung sichtbaren Lichtes zum Nachweis der Testsubstanz durch Licht induziertes Aufleuchten ist nur in ganz wenigen Fällen möglich, weil verschwindend wenige biologische Substanzen mit sichtbarem Licht zum Aufleuchten gebracht werden können. Obwohl eine recht große Zahl von biologischen Substanzen durch UV- Licht zum Aufleuchten gebracht werden kann (die meisten biologischen Moleküle erst unterhalb einer Wellenlänge von unter 300nm), ergeben sich durch die direkte Bestrahlung des Biochips mit UV- Licht andere Probleme. So können die auf dem Biochip befindlichen Substanzen durch längere UV- Bestrahlung zerstört werden und damit der Biochip später nicht wieder verwendet werden. Zum anderen ist eine sichere Unterscheidung des Aufleuchtens der gebundenen Testsubstanz von dem Aufleuchten anderer Substanzen auf dem Biochip kaum möglich. So können neben den Testsubstanzen das Substrat, die zum Binden der Präparate an das Substrat verwendeten Substanzen und die Präparate selbst durch UV- Licht zum Leuchten gebracht werden. Erst durch die Markierung der Testsubstanz mit einem Farbstoff wird der Nachweis bei direkter Bestrahlung des Biochips hinreichend selektiv.3 Evidence of an unlabelled test substance that is attached to a preparation bound on the biochip is very difficult. The use of visible light for the detection of the test substance Illumination induced by light is only possible in very few cases because vanishingly few biological substances with visible light can be lit up. Although quite a large number of biological substances lit up by UV light can (most biological molecules only below a wavelength of below 300nm) result from the direct irradiation of the biochip other problems with UV light. So those on the biochip can Substances by prolonged UV radiation destroyed and the biochip later cannot be used again. On the other hand, there is a sure distinction lighting up the bound test substance from lighting up other substances on the biochip hardly possible. In addition to the test substances the substrate used to bind the preparations to the substrate Substances and the preparations can be made to glow even by UV light. Only by marking the test substance with a dye becomes proof sufficiently selective when the biochip is irradiated directly.
- 4 In den meisten Fällen wird der Biochip nach dem Waschen zunächst getrocknet und dann erst „ausgelesen". Dadurch befinden sich die Moleküle nicht mehr in ihrer natürlichen biologischen Umgebung. Außerdem ist das Aufleuchten von vielen Molekülen bei der Bestrahlung mit UV- Licht (s.u.) oft von der Umgebung (z.B. dem pH-Wert) abhängig. Bei einem Nachweis der Moleküle in wässeriger Lösung können der Lösung Substanzen zugegeben werden, die zu einem verstärkten Aufleuchten führen.4 In most cases After washing, the biochip is first dried and only then "read out" the molecules no longer in their natural biological environment. Moreover is the lighting up of many molecules when irradiated with UV light (see below) often depends on the environment (e.g. the pH value). at detection of the molecules in watery solution can the solution Substances are added that lead to an increased lighting up.
- 5 Fehlhybridisierungen, die mit einer anderen Bindungsstärke erfolgen, können die Signale verfälschen.5 incorrect hybridizations with a different bond strength, can distort the signals.
In der hier vorgeschlagenen Anordnung soll (a) der Biochip bereits nach dem Waschen, d.h. in wässeriger Lösung ausgelesen werden (b) die direkte Bestrahlung des Biochips vermieden werden und (c) mit natürlichen Testsubstanzen, die nicht mit Farbstoff markiert sind, gearbeitet werden.In the arrangement proposed here if (a) the biochip is already washed, i.e. in watery solution read out (b) the direct irradiation of the biochip is avoided and (c) with natural Test substances that are not marked with dye worked become.
Die Lösung der in 1-4 geschilderten Probleme ergibt sich aus der hier vorgeschlagenen Anordnung. Der Biochip befinde sich nach der Hybridisierung und dem Waschen in wässeriger Lösung. Es können vor der im nachfolgenden beschriebenen Ausleseprozedur der wässerigen Lösung zusätzlich andere Stoffe, (z.B. zur Erhöhung der Fluoreszenzausbeute) zugegeben werden. Die gesamte Anordnung befindet sich in einem Wärmebad mit einstellbarer Temperatur.The solution to that described in 1-4 Problems arise from the arrangement proposed here. The Biochip is in after hybridization and washing aqueous Solution. It can before the readout procedure of the aqueous one described below solution additional others Substances, (e.g. for increasing the fluorescence yield) are added. The whole arrangement is in a warm bath with adjustable temperature.
Zunächst werden die bei der Hybridisierung gebundenen Testsubstanzen von dem Biochip (z.B. durch Erwärmen) abgelöst. Dann werden die abgelösten Substanzen örtlich von dem Biochip (z.B. durch ein elektrisches Feld senkrecht zur Oberfläche des Biochips) getrennt. Dann werden die abgelösten Testsubstanzen örtlich getrennt von den Präparaten ( z.B. in der Flüssigkeit vor dem Biochip) durch UV- Licht zum Aufleuchten gebracht und die Stärke des Aufleuchtens mit einem Lichtdetektor nachgewiesen. Dabei soll das UV-Licht die Oberfläche des Biochips möglichst wenig belasten.First, those bound in the hybridization Test substances detached from the biochip (e.g. by heating). Then the detached substances are localized by the biochip (e.g. by an electric field perpendicular to the surface of the Biochips) separately. Then the detached test substances are separated locally of the preparations (e.g. in the liquid in front of the biochip) lit up by UV light and the Strength of lighting up with a light detector. In doing so the UV light the surface of the biochip if possible burden little.
Die Prozedur wird an Hand des folgenden Beispiels beschrieben. Nach der Hybridisierung, am Ende des Waschschrittes, unter wässerigen Bedingungen, wird z.B. die Temperatur des Biochips auf einen Weit T erhöht, so daß sich einige der gebundenen Testsubstanzen wieder von den Präparaten lösen. Zunächst werden sich die am schwächsten gebundenen Testsubstanzen von den Präparaten lösen. Die bei der Temperatur T abgelösten Testsubstanzen werden dann, z.B. über ein elektrisches Feld senkrecht zum Chip, von der Oberfläche abgezogen und in die Flüssigkeit über dem Biochip gebracht. Dazu kann sich auf der gegenüber liegenden Seite des Biochips ein metallisches Netz befinden um ein entsprechendes elektrisches Feld zu erzeugen. Auf diese Weise wandern zumindest die Biomoleküle, die eine Ladung tragen, von den Dots in die Lösung. Die Wahl eines geeigneten Puffers ermöglicht es auch neutrale Moleküle durch Anlegen eines elektrischen Feldes zu bewegen. Damit sich die von verschiedenen Dots abgelösten Substanzen nicht miteinander vermischen, können die elektrischen Felder speziell ausgelegt werden.The procedure is described using the following example. After the hybridization, at the end of the washing step, under aqueous conditions, the temperature of the biochip, for example, is increased to a wide T, so that some of the bound test substances become detached from the preparations. First, the weakest bound test substances will detach from the preparations. The test substances detached at temperature T are then pulled off the surface, for example via an electric field perpendicular to the chip, and brought into the liquid above the biochip. For this purpose, there can be a metallic network on the opposite side of the biochip in order to generate a corresponding electric field. In this way, at least the biomolecules that migrate carry a load of dots into the solution. The choice of a suitable buffer also enables neutral molecules to be moved by applying an electric field. The electrical fields can be specially designed so that the substances detached from different dots do not mix with one another.
Wesentlich für das Patent ist, daß nun der Nachweis der Testsubstanzen örtlich getrennt von den Präparaten (z.B. in der Flüssigkeit über dem Biochip) und nicht, wie üblich, auf dem Biochip selbst erfolgt. So wird eine Zerstörung der Substanzen auf dem Biochip vermieden und eine Unterscheidung des Aufleuchtens der Testsubstanz von dem Aufleuchten der anderen Substanzen auf dem Biochip vermieden.It is essential for the patent that the proof now of the test substances locally separate from the preparations (e.g. in the liquid above the Biochip) and not, as usual, done on the biochip itself. This will destroy the Substances on the biochip avoided and a differentiation of the Lighting up the test substance from lighting up the other substances avoided on the biochip.
Wesentlich ist auch, daß in der hier vorgesehenen Anordnung kein sichtbares Licht, sondern UV-Laserlicht zur Erzeugung des Aufleuchtens verwendet wird. Durch UV- Licht können wesentlich mehrbiologische Substanzen zum Aufleuchten gebracht werden als mit sichtbarem Licht. Aus diesem Grunde sollen die abgelösten, von dem Biochip getrennten Testsubstanzen durch UV-Licht in der Flüssigkeit zum Leuchten gebracht werden. Das UV sollte den Biochip selbst nicht treffen. Günstig wird es sein, daß UV parallel und sehr dicht an der Oberfläche entlang einzukoppeln, um zu vermeiden, daß sich die von benachbarten Dots abgelösten Testsubstanzen nicht miteinander vermischen. Durch das Aufleuchten werden die bei der Temperatur T abgelösten Testsubstanzen nachgewiesen.It is also essential that in the The arrangement provided here is not visible light, but UV laser light is used to produce the lighting. UV light can significantly more biological Substances are lit up as with visible light. For this reason, the detached, separated from the biochip Test substances made to glow in the liquid by UV light become. The UV should not hit the biochip itself. Will be cheap it may be that UV in parallel and very close to the surface in order to to avoid yourself those detached from neighboring dots Do not mix test substances together. By lighting up the test substances detached at temperature T are detected.
Im Folgenden wird die Temperatur des Thermostaten zeitlich nacheinander schrittweise erhöht. Dabei lösen sich zunächst die schwächer und dann die stärker gebundenen Testsubstanzen ab und werden in der Lösung durch UV-Licht zum Aufleuchten gebracht und damit nachgewiesen. Von einem Dot lösen sich so bei verschiedenen Temperaturen die verschieden stark gebundenen Testsubstanzen ab und werden getrennt nachgewiesen. Daß die Testsubstanzen getrennt nach ihrer Bindungsstärke nachgewiesen werden können, ist ein wesentlicher Vorteil, weil sich die Bindung vieler biologischer Moleküle an die Präparate durch die Zahl der Wasserstoffbrückenbindungen unterscheiden.Below is the temperature of the thermostat gradually increased in succession. there dissolve first the weaker and then the stronger bound test substances and are illuminated in the solution by UV light and thus proven. Detach from a dot in different ways Temper the differently bound test substances and are verified separately. That the test substances are separated according to their bond strength can be demonstrated is a major advantage because the bond of many biological molecules to the preparations by the number of hydrogen bonds differ.
Die für das Patent wesentlichen Vorteile
der Anordnung mit dem UV-Nachweis in der Lösung statt, wie sonst üblich, direkt
auf dem Biochip ist, daß
(1)
die Testsubstanzen getrennt nach ihrer Bidungsstärke nachgewiesen werden und
(2) daß das
bei einer direkten Bestrahlung der Dots vom Substrat resultierende
Streu- oder Fluoreszenzlicht nicht vorhanden ist und so ein Signal
ohne Untergrund nachgewiesen wird (3) die Eigenschaften der Lösung (pH-Wert,
Substanz) je nach Anwendungsfall variiert werden kann. (4) Durch
das UV- Licht können
viel mehr biologische Substanzen nachgewiesen werden als durch sichtbares
Licht: eine Anfärbung
mit Farbstoffen ist nicht nowendig. Es sei erwähnt, daß die Anfärbung oft zeitlich und chemisch
aufwendig ist und insbesondere bei komplexeren Gemischen von biologischen
Substanzen oft auch unmöglich
ist. Daher kann man mit der vorgestellten Anordnung auch nicht mit
Farbstoff markierte biologische Testsubstanzen (z.B. körpereigene
Flüssigkeiten)
auf dem Biochip verwenden und untersuchen, ob und wie stark sie
an die auf einem Dot präparierten
Biosubstanzen binden und (5) der Biochip selbst nicht zerstört wird. Eine
direkte Bestrahlung der auf einem Dot präparierten Biosubstanzen würde, neben
deren Zerstörung durch
UV, schwierig zu deutende Fluoreszenzsignale ergeben.The main advantages of the arrangement with the UV detection in the solution instead of, as usual, directly on the biochip is that
(1) the test substances are detected separately according to their binding strength and (2) that the scattered or fluorescent light resulting from a direct irradiation of the dots from the substrate is not present and so a signal without background is detected (3) the properties of the solution (pH -Value, substance) can be varied depending on the application. (4) Much more biological substances can be detected by UV light than by visible light: staining with dyes is not necessary. It should be mentioned that the coloring is often time-consuming and chemically complex and is often also impossible, in particular in the case of more complex mixtures of biological substances. Therefore, with the arrangement presented, it is also possible to use biological test substances that are not labeled with dye (e.g. the body's own liquids) on the biochip and to investigate whether and how strongly they bind to the bio-substances prepared on a dot and (5) the biochip itself is not destroyed. Direct irradiation of the bio-substances prepared on a dot, in addition to their destruction by UV, would result in fluorescence signals that are difficult to interpret.
Die Anregung der abgelösten Moleküle kann z.B. über ein flächiges Lichtband oder auf einer Linie erfolgen. Dazu kann z.B. ein Laser verwendet werden. Bei der Anregung mit einem Lichtband wird die induzierte Fluoreszenz über ein Objektiv auf eine Kamera gelenkt und nachgewiesen. Je nach Anwendungsfall können verschiedene Filter in den Strahlengang gebracht werden um Streulicht oder unerwünschtes Fluoreszenzlicht zu unterdrücken. Bei der Anregung auf einer Linie wird die induzierte Fluoreszenz auf den Eintrittsspalt eines Spektrometers abgebildet, spektral zerlegt mit einer Kamera in der Bildebene des Spektrometers nachgewiesen.The excitation of the detached molecules can e.g. about a flat Light band or on a line. For this, e.g. a laser be used. When excited with a light band, the induced Fluorescence over a lens directed to a camera and proven. Depending on the application can various filters are brought into the beam path to avoid stray light or unwanted Suppress fluorescent light. When excited on a line, the induced fluorescence mapped onto the entrance slit of a spectrometer, spectral Detected with a camera in the image plane of the spectrometer.
Mit der beschriebenen Anordnung kann die Zusammensetzung biologischer Proben sehr detailliert untersucht werden, da mit der oben beschriebenen Prozedur Informationen über die Bindung eines Testmoleküls, und die Stärke der Bindung, an viele verschiedene Präparate simultan untersucht wird.With the arrangement described examined the composition of biological samples in great detail because the procedure described above provides information about the Binding of a test molecule, and the strength of binding, examined simultaneously on many different preparations becomes.
Hinter Anspruch 5 steht die Idee, daß eine wässerige Lösung den natürlichen biologischen Bedingungen nahe kommt und so die abgelösten Substanzen sich in natürlicher Umgebung befinden. Hinter Anspruch 7 steht die Idee, daß die Helligkeit des Aufleuchtens oft von der Umgebung, z.B. vom pH-Wert, abhängig ist.The idea behind claim 5 is that a watery solution the natural biological conditions come close and so the detached substances yourself in natural Surrounding area. The idea behind claim 7 is that the brightness often from the surroundings, e.g. depends on the pH value.
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|---|---|---|---|
| DE2000105844 DE10005844A1 (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Optical detection of binding between biological test material and material on biochip, including removing dot formed by hybridization from biochip by dissolution before analysis using UV irradiation |
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|---|---|
| DE10005844A1 true DE10005844A1 (en) | 2004-07-22 |
Family
ID=32518739
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| DE2000105844 Ceased DE10005844A1 (en) | 2000-02-10 | 2000-02-10 | Optical detection of binding between biological test material and material on biochip, including removing dot formed by hybridization from biochip by dissolution before analysis using UV irradiation |
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|---|---|
| DE (1) | DE10005844A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394183C (en) * | 2004-11-29 | 2008-06-11 | 开物科技股份有限公司 | Locating device and its locating method for biochip |
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2000
- 2000-02-10 DE DE2000105844 patent/DE10005844A1/en not_active Ceased
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