DE10050943B4 - Device for hybridizing samples to arrays of biological substances - Google Patents

Device for hybridizing samples to arrays of biological substances Download PDF

Info

Publication number
DE10050943B4
DE10050943B4 DE2000150943 DE10050943A DE10050943B4 DE 10050943 B4 DE10050943 B4 DE 10050943B4 DE 2000150943 DE2000150943 DE 2000150943 DE 10050943 A DE10050943 A DE 10050943A DE 10050943 B4 DE10050943 B4 DE 10050943B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
denaturation
sample
hybridization
hybridization chamber
samples
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2000150943
Other languages
German (de)
Other versions
DE10050943A1 (en
Inventor
David GÜTIG
Jürgen Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Epigenomics AG
Original Assignee
Epigenomics AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Epigenomics AG filed Critical Epigenomics AG
Priority to DE2000150943 priority Critical patent/DE10050943B4/en
Priority to AU2002218130A priority patent/AU2002218130A1/en
Priority to PCT/DE2001/003902 priority patent/WO2002031187A1/en
Publication of DE10050943A1 publication Critical patent/DE10050943A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10050943B4 publication Critical patent/DE10050943B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
    • B01J2219/00527—Sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00585—Parallel processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00596—Solid-phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00612—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports the surface being inorganic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00722—Nucleotides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2525/00—Reactions involving modified oligonucleotides, nucleic acids, or nucleotides
    • C12Q2525/10—Modifications characterised by
    • C12Q2525/173—Modifications characterised by incorporating a polynucleotide run, e.g. polyAs, polyTs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2525/00—Reactions involving modified oligonucleotides, nucleic acids, or nucleotides
    • C12Q2525/10—Modifications characterised by
    • C12Q2525/197—Modifications characterised by incorporating a spacer/coupling moiety
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2537/00—Reactions characterised by the reaction format or use of a specific feature
    • C12Q2537/10—Reactions characterised by the reaction format or use of a specific feature the purpose or use of
    • C12Q2537/143—Multiplexing, i.e. use of multiple primers or probes in a single reaction, usually for simultaneously analyse of multiple analysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • C40B40/04—Libraries containing only organic compounds
    • C40B40/06—Libraries containing nucleotides or polynucleotides, or derivatives thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe bestehend aus einer Hybridisierungskammer und mindestens einem temperierbaren Denaturiergefäß, in dem die Probe durch Erhitzen denaturiert wird und in dem durch die Wärme gleichzeitig ein im Denaturiergefäß eingeschlossenes Gas expandiert wird, wodurch die Probe in die Hybridisierungskammer befördert wird, und mit dem durch geeignetes Regeln der Temperatur im Denaturiergefäß ein zyklisches Bewegen und Denaturieren der Probenflüssigkeit ermöglicht wird.contraption for the hybridization of samples to arrays of biological substances from a hybridization chamber and at least one temperature-controllable Denaturation vessel in which the sample is denatured by heating and in that by the heat at the same time enclosed in the denaturation vessel Gas is expanded, causing the sample to enter the hybridization chamber promoted and with the by appropriately regulating the temperature in the denaturation vessel a cyclic Moving and denaturing the sample liquid is made possible.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe.The The invention relates to a device for hybridization of samples on arrays of biological substances.

Hybridisierungen von DNA-Proben auf Oligomer Arrays werden zum Nachweis bestimmter Sequenzen in der Proben-DNA durchgeführt. Ein möglicher Ansatz, „Sequencing by Hybridisation (SBH)", ermittelt dabei sogar die vollständige Sequenz der Proben-DNA oder zumindest große Teile davon. Allelspezifische Hybridisierungen werden jedoch auch ausgeführt, um bestimmte Veränderungen in der Proben-DNA, z. B. Punktmutationen, nachzuweisen. Die Proben-DNA liegt jedoch, da sie zumeist vorher mittels PCR amplifiziert wurde, in der Regel doppelsträngig vor, damit steht sie im wesentlichen einer Hybridisierung mit den Oligomeren nicht mehr zur Verfügung. Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung, die zur effizienten Hybridisierung von Proben an Oligomer Arrays dient.hybridizations DNA samples on oligomer arrays are used to detect certain Sequences performed in the sample DNA. One possible approach, "sequencing by hybridization (SBH) ", determined even the complete one Sequence of the sample DNA or at least large parts thereof. allele-specific However, hybridizations are also performed to certain changes in the sample DNA, e.g. B. point mutations to prove. The sample DNA lies however, since it was mostly amplified before by PCR, usually double-stranded ago, it is essentially a hybridization with the Oligomers are no longer available. The present invention describes a device that is efficient for Hybridization of samples to oligomer arrays serves.

Hybridisierungskammern werden inzwischen von verschiedenen Firmen kommerziell angeboten, sind aber in der Regel nicht separat temperierbar. Hybridisierungskammern, auch für die Aufnahme von Objektträgern geeignet, werden so z. B. von der Firma GeneMachines, CA, USA und von der Firma Telechem vertrieben. Auch gibt es an den Rändern selbstklebende Folien, die durch das Aufkleben auf Objektträger Hybridisierungskammern bilden können. Diese werden z. B. von der Firma Grace Biolabs angeboten. Die Firma Genetic Solutions hat auch pneumatisch ansteuerbare und temperierbare Hybridisierungskammern im Angebot, bei denen die Hybridisierungseigenschaften durch die Bewegung der Hybridisierungsflüssigkeit verbessert sein sollen. Alle diese Vorrichtungen erfordern jedoch, daß die dop pelsträngige Proben-DNA vor der Hybridisierung entweder thermisch denaturiert wird, einer der Stränge selektiv zuvor abgetrennt wird (z. B. kann ein Primer in der PCR mit Biotin markiert sein und in einem nachfolgenden Schritt durch Bindung an Streptavidin selektiv ein Strang aus der Lösung entfernt werden) oder aber durch enzymatische Verfahren ein Strang im Überschuß erzeugt wird, damit die an den Oligomer Array zu hybridisierenden Abschnitte nicht von komplementären Strängen blockiert werden. Diese Verfahren stellen nicht nur einen zusätzlichen Schritt dar, sondern sie sind auch speziell im Falle des Biotins teuer und im Falle enzymatischer Reaktionen oftmals schlecht reproduzierbar. Sollen beide Stränge jedoch durch den Oligomer Array nachgewiesen werden, so kommt ohnehin nur die thermische Denaturierung in Frage. Das Problem dabei ist jedoch das sogenannte Reannealing, das heißt daß die komplementären Stränge nach dem Denaturieren wiederum miteinander hybridisieren, was schneller als eine Hybridisierung mit Oligomeren auf dem Array erfolgen kann. Dieses Problem wird auch durch einmalige Denaturierung nicht gelöst. Wird dagegen in der Kammer denaturiert, so werden bereits an den Oligomer Array hybridisierte DNA-Fragmente ebenfalls wieder abgelöst. Abhilfe schafft eine Anordnung, in der die Probe periodisch aus der Hybridisierungskammer gepumpt wird, um nach externem Denaturieren durch Aufheizen wieder zurückgepumpt zu werden. Eine externe Pumpe führt jedoch leicht zu einem aufwendigen und großen und damit auch teuren Aufbau.hybridization chambers are now commercially offered by various companies are but usually not separately tempered. Hybridization chambers also for the inclusion of slides suitable, such. From GeneMachines, CA, USA and sold by Telechem. There are also self-adhesive at the edges Slides produced by sticking to slides hybridization chambers can form. These are z. B. offered by the company Grace Biolabs. The Company Genetic Solutions also has pneumatically controllable and temperature controlled Hybridization chambers on offer, where the hybridization properties should be improved by the movement of the hybridization fluid. However, all of these devices require that the double-stranded sample DNA is either thermally denatured before hybridization, a the strands selective previously isolated (eg, a primer in the PCR with biotin be marked and in a subsequent step by binding to Streptavidin selectively a strand can be removed from the solution) or but by enzymatic process a strand is generated in excess, so that the the oligomer array to be hybridized sections not blocked by complementary strands become. These methods not only provide an additional But they are also special in the case of biotin expensive and in the case of enzymatic reactions often poorly reproducible. Should both strands, however are detected by the oligomer array, so comes only anyway the thermal denaturation in question. The problem is, however the so-called reannealing, that is, the complementary strands after Denaturing in turn hybridize with each other, which is faster can be done as a hybridization with oligomers on the array. This problem is not solved by a single denaturation. Becomes on the other hand denatured in the chamber, so are already attached to the oligomer array hybridized DNA fragments also detached again. remedy provides an arrangement in which the sample is periodically pumped out of the hybridization chamber is pumped back to after external denaturation by heating to become. An external pump leads but easy to a complex and large and therefore expensive construction.

Eine Vorrichtung zur DNA Amplifikation wird in der JP 07303469 A beschrieben. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, Proben zwischen verschiedenen Temperaturbereichen der Vorrichtung zu bewegen.A device for DNA amplification is in the JP 07303469 A described. With this device it is possible to move samples between different temperature ranges of the device.

Ein durch Wärmeausdehnung induziertes Pumpen für Mikrofluidvorrichtungen wird in der WO 9939120 A1 beschrieben. Durch die Ausdehnung einer Flüssigkeit bei Erwärmung wir hier ein Stofftransport im Mikromaßstab erzielt.One by thermal expansion induced pumping for Microfluidic devices are described in WO 9939120 A1. By the expansion of a liquid when heated Here we achieved a mass transfer on a microscale.

Ferner beschreibt die DE 199 52 723 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Hybridisierung doppelsträngiger DNA-Proben an Oligomer-Arrays.Furthermore, the describes DE 199 52 723 A1 an apparatus and method for hybridizing double-stranded DNA samples to oligomer arrays.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einfach aufgebaut ist und ohne mechanisch bewegte Teile auskommt.task The present invention is an apparatus available to which is simple and without mechanically moving parts gets along.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe gelöst, bestehend aus einer Hybridisierungskammer und mindestens einem temperierbaren Denaturiergefäß, in dem die Probe durch Erhitzen denaturiert wird und in dem durch die Wärme gleichzeitig ein im Denaturiergefäß eingeschlossenes Gas expandiert wird, wodurch die Probe in die Hybridisierungskammer befördert wird, und mit dem durch geeignetes Regeln der Temperatur im Denaturiergefäß ein zyklisches Bewegen und Denaturieren der Probenflüssigkeit ermöglicht wird.The The object is achieved by a Device for hybridizing samples to biological arrays Solved substances, consisting of a hybridization chamber and at least one temperature-controlled Denaturation vessel in which the sample is denatured by heating and in which by the heat at the same time a trapped in Denaturiergefäß Gas is expanded, causing the sample to enter the hybridization chamber promoted and with the by appropriately regulating the temperature in the denaturation vessel a cyclic Moving and denaturing the sample liquid is made possible.

Vorteilhaft ist es, dass ein weiteres Denaturiergefäß vorgesehen ist und wobei die Probenflüssigkeit durch die Hybridisierungskammer in weitere Denaturierungsgefäße befördert wird.Advantageous it is that another Denaturiergefäß is provided and wherein the sample liquid is transported through the hybridization chamber in more Denaturierungsgefäße.

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass die Hybridisierungskammer und die Denaturierungsgefäße unabhängig voneinander temperierbar sind.It is further advantageous that the hybridization chamber and the Denaturation vessels independently are tempered.

Bevorzugt ist es, dass es sich bei dem besagten Gas in den Denaturierungsgefäßen um Dampf der Probenflüssigkeit handelt. Besonders bevorzugt ist es, dass es sich bei dem besagten Gas in den Denaturierungsgefäßen um ein Gemisch aus Dampf der Probenflüssigkeit und einem vorher in dem Denaturierungsgefäß eingeschlossenem Gas handelt.It is preferred that the said gas in the denaturation vessels is vapor of the sample liquid. It is particularly preferred that the said gas in the denaturation vessels are a mixture of vapor from the sample liquid and a gas previously entrapped in the denaturation vessel.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ferner, dass eine oder mehrere Wandungen der Hybridisierungskammer durch Arrays biologischer Stoffe gebildet werden.According to the invention preferred is further that one or more walls of the hybridization chamber be formed by arrays of biological substances.

Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die Arrays biologischer Stoffe auf handelsüblichen Objektträgern, wie sie auch in der Mikroskopie verwendet werden, aufgebaut sind.Farther It is advantageous for the arrays of biological substances to be commercially available Slides as they are also used in microscopy are constructed.

Bevorzugt ist ferner, dass die biologischen Stoffe auf dem Array DNA Oligomere, cDNAs, PNA Oligomere und Peptide umfassen.Prefers is further that the biologicals on the array DNA oligomers, cDNAs, PNA oligomers and peptides.

Außerdem ist bevorzugt, dass die Proben doppelsträngige DNA Proben sind.Besides that is preferred that the samples are double-stranded DNA samples.

Die hier beschriebene Vorrichtung ist ein einfaches System ohne bewegliche Teile, zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe, das sich zur Miniaturisierung und billigen Massenproduktion eignet. Die Bewegung der Probe wird durch thermische Expansion von Gas in den Denaturierungsgefäßen erreicht, wobei die zugeführte Wärme gleichzeitig zum Denaturieren der Probe genutzt wird. Dadurch wird ein periodisches Denaturieren abseits des Arrays erreicht, ohne dass eine externe Pumpe benötigt wird.The Device described here is a simple system without moving Parts, for hybridizing samples to arrays of biological substances, which is suitable for miniaturization and cheap mass production. The movement of the sample is due to thermal expansion of gas in reaches the denaturation vessels, the supplied Heat at the same time used to denature the sample. This will be a periodic Denaturing is achieved off the array without requiring an external pump needed becomes.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine wie in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben, vorzugsweise doppelsträngiger DNA-Proben an Arrays biologischer Stoffe, vorzugsweise Oligomer Arrays. Sie besteht aus einer temperierbaren Hybridisierungskammer, die mit mindestens einem temperierbaren Denaturierungsgefäß verbunden ist, wobei das System teilweise mit der Probenflüssigkeit gefüllt ist. Bevorzugt sind zwei Denaturierungsgefäße, die symmetrisch an zwei gegenüber liegenden Seiten der Hybridisierungskammer angebracht sind. Die Wirkungsweise ist in der Abfolge von 1 bis 3 schematisch dargestellt. In 1 wird die Probenflüssigkeit F im Denaturierungsgefäß A erhitzt und dadurch die darin enthaltene doppelsträngige Proben-DNA denaturiert. Gleichzeitig führt die Erwärmung zu einer Expansion des Gases G in Kammer A, welches die Probenflüssigkeit F durch die temperierte Hybridisierungskammer B in das Denaturierungsgefäß C pumpt, was in der Figur durch einen Pfeil angedeutet ist. Das Denaturierungsgefäß C wird gleichzeitig abgekühlt, um durch Kontraktion des darin enthaltenen Gases H diese Bewegung zu unterstützten. In der Hybridisierungskammer B kann die in der denaturierten Probenflüssigkeit enthaltene einzelsträngige Proben-DNA mit den immabilisierten biologischen Oligomeren auf der aktiven Fläche E die gewünschten Duplexe formen. In Konkurrenz dazu steht der Prozess, bei dem die einzelsträngige Proben-DNA wieder renaturiert um doppelsträngige Proben-DNA zu bilden. Im nächsten Schritt wird die Probenflüssigkeit F im Denaturiergefäß C erhitzt und denaturiert und durch Expansion des Gases H zurückgepumpt. Durch Kühlen des Denaturiergefäßes A wird der Vorgang unterstützt. Bei den Gasen G und H handelt es sich bevorzugt um für diesen Zweck in die Denaturiergefäße eingeschlossene Gase und besonders bevorzugt um Dampf der Probenflüssigkeit oder ganz besonders bevorzugt eine Mischung von beidem. Ganz besonders bevorzugt ist auch eine Anordnung in der eine Wandung der Hybridisierungskammer durch einen handelsüblichen Objektträger D, wie sie auch in der Mikroskopie verwendet werden, aufgebaut ist, auf dem auf einer aktiven Oberfläche E DNA Oligonukleotide und/oder PNA-Oligomere (Peptide Nucleic Acids) immobilisiert sind.The present invention is a as in 1 schematically illustrated apparatus for hybridization of samples, preferably double-stranded DNA samples to arrays of biological substances, preferably oligomer arrays. It consists of a heatable hybridization chamber, which is connected to at least one temperature-denaturing vessel, wherein the system is partially filled with the sample liquid. Preference is given to two denaturation vessels, which are mounted symmetrically on two opposite sides of the hybridization chamber. The mode of action is in the sequence of 1 to 3 shown schematically. In 1 the sample liquid F is heated in the denaturation vessel A, thereby denaturing the double-stranded sample DNA contained therein. At the same time, the heating leads to an expansion of the gas G in chamber A, which pumps the sample liquid F through the tempered hybridization chamber B into the denaturation vessel C, which is indicated in the figure by an arrow. The denaturation vessel C is simultaneously cooled to assist this movement by contraction of the gas H contained therein. In the hybridization chamber B, the single-stranded sample DNA contained in the denatured sample liquid with the immabilized biological oligomers on the active surface E can form the desired duplexes. In competition with this is the process in which the single-stranded sample DNA renaturiert again to form double-stranded sample DNA. In the next step, the sample liquid F in the denaturation vessel C is heated and denatured and pumped back by expansion of the gas H. By cooling the Denaturiergefäßes A, the process is supported. The gases G and H are preferably gases enclosed in the denaturing vessels for this purpose, and more preferably vapor of the sample liquid, or most preferably a mixture of both. Very particular preference is also given to an arrangement in which one wall of the hybridization chamber is constructed by a commercial slide D, as used in microscopy, on which DNA oligonucleotides and / or PNA oligomers (Peptide Nucleic Acids ) are immobilized.

AA
erstes temperiertes Denaturiergefäßfirst tempered denaturation vessel
BB
temperierte Hybridisierungskammertempered hybridization chamber
CC
zweites temperiertes Denaturiergefäßsecond tempered denaturation vessel
DD
Glasträgerglass slides
Ee
aktive Oberflächeactive surface
FF
Probenflüssigkeitsample liquid
GG
Gasraum im Denaturiergefäß Aheadspace in the denaturation vessel A
HH
Gasraum im Denaturiergefäß Cheadspace in the denaturation vessel C

Claims (9)

Vorrichtung zur Hybridisierung von Proben an Arrays biologischer Stoffe bestehend aus einer Hybridisierungskammer und mindestens einem temperierbaren Denaturiergefäß, in dem die Probe durch Erhitzen denaturiert wird und in dem durch die Wärme gleichzeitig ein im Denaturiergefäß eingeschlossenes Gas expandiert wird, wodurch die Probe in die Hybridisierungskammer befördert wird, und mit dem durch geeignetes Regeln der Temperatur im Denaturiergefäß ein zyklisches Bewegen und Denaturieren der Probenflüssigkeit ermöglicht wird.Device for hybridization of samples to arrays biological substances consisting of a hybridization chamber and at least one temperable Denaturiergefäß in which the sample by heating is denatured and in which by the heat at the same time enclosed in Denaturiergefäßes Gas is expanded, causing the sample to enter the hybridization chamber promoted and with the by appropriately regulating the temperature in the denaturation vessel a cyclic Moving and denaturing the sample liquid is made possible. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere weitere Denaturiergefäße vorgesehen sind und wobei die Probenflüssigkeit durch die Hybridisierungskammer in weitere Denaturierungsgefäße befördert wird.Device according to claim 1, characterized in that that one or more further Denaturiergefäße are provided and wherein the sample liquid is transported through the hybridization chamber in more Denaturierungsgefäße. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridisierungskammer jeweils unabhängig von dem/n Denaturierungsgefäß/en temperierbar ist/sind.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hybridization chamber is independent of the denaturing vessel (s) can be tempered is / are. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Denaturierungsgefäße unabhängig voneinander temperierbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the dena Turierungsgefäße are independently tempered. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem besagten Gas in den Denaturierungsgefäßen um Dampf der Probenflüssigkeit handelt.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that said gas in the denaturation vessels is steam the sample liquid is. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem besagten Gas in den Denaturierungsgefäßen um ein Gemisch aus Dampf der Probenflüssigkeit und einem vorher in dem Denaturierungsgefäß eingeschlossenem Gas handelt.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that said gas in the denaturation vessels is a Mixture of vapor of the sample liquid and a gas previously entrapped in the denaturation vessel. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Wandungen der Hybridisierungskammer durch Arrays biologischer Stoffe gebildet werden.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that one or more walls of the hybridization chamber Arrays of biological substances are formed. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die biologischen Stoffe auf dem Array DNA Oligomere, cDNAs, PNA Oligomere und/oder Peptide sind.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the biological substances on the array are DNA oligomers, cDNAs, PNA oligomers and / or peptides. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben doppelsträngige DNA Proben sind.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the samples are double-stranded DNA samples.
DE2000150943 2000-10-10 2000-10-10 Device for hybridizing samples to arrays of biological substances Expired - Fee Related DE10050943B4 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000150943 DE10050943B4 (en) 2000-10-10 2000-10-10 Device for hybridizing samples to arrays of biological substances
AU2002218130A AU2002218130A1 (en) 2000-10-10 2001-10-10 Device for hybridizing samples on arrays of biological substances
PCT/DE2001/003902 WO2002031187A1 (en) 2000-10-10 2001-10-10 Device for hybridizing samples on arrays of biological substances

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000150943 DE10050943B4 (en) 2000-10-10 2000-10-10 Device for hybridizing samples to arrays of biological substances

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10050943A1 DE10050943A1 (en) 2002-04-25
DE10050943B4 true DE10050943B4 (en) 2005-08-25

Family

ID=7659774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000150943 Expired - Fee Related DE10050943B4 (en) 2000-10-10 2000-10-10 Device for hybridizing samples to arrays of biological substances

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2002218130A1 (en)
DE (1) DE10050943B4 (en)
WO (1) WO2002031187A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2841158B1 (en) * 2002-06-24 2007-02-23 Bio Merieux THERMO-PNEUMATICALLY FLEXIBLE FLUID DEVICE ISOLATION AND POSSIBLY AGITATION OF THE CONTENT OF AN OPERATIVE CAVITY
US6913931B2 (en) 2002-10-03 2005-07-05 3M Innovative Properties Company Devices, methods and systems for low volume microarray processing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07303469A (en) * 1994-05-13 1995-11-21 Shimadzu Corp Dna amplifying device
WO1999039120A1 (en) * 1998-01-29 1999-08-05 University Of Pittsburgh Thermal expansion-induced fluid control for microfluidic devices
DE19952723A1 (en) * 1999-10-26 2001-05-10 Epigenomics Ag Device and method for hybridizing double-stranded DNA samples on oligomer arrays

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI79342C (en) * 1987-12-23 1989-12-11 Orion Yhtymae Oy APPARATUS, DEL AV EN APPARAT OCH FOERFARANDE FOER MAONGFALDIGANDE AV NUKLEINSYROR.
US5466603A (en) * 1994-02-15 1995-11-14 Meehan; Brian W. Temperature regulated hybridization chamber

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07303469A (en) * 1994-05-13 1995-11-21 Shimadzu Corp Dna amplifying device
WO1999039120A1 (en) * 1998-01-29 1999-08-05 University Of Pittsburgh Thermal expansion-induced fluid control for microfluidic devices
DE19952723A1 (en) * 1999-10-26 2001-05-10 Epigenomics Ag Device and method for hybridizing double-stranded DNA samples on oligomer arrays

Also Published As

Publication number Publication date
WO2002031187A1 (en) 2002-04-18
AU2002218130A1 (en) 2002-04-22
DE10050943A1 (en) 2002-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60217375T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACID SEQUENCES THROUGH THE THERMAL CONVECTION
EP2175021B1 (en) Method for producing polymers
AU740708B2 (en) Improved cycle sequencing thermal profiles
EP2761022B1 (en) Method for the spatial arrangement of sample fragments for amplification and immobilization for further derivatizations
DE102006027675A1 (en) Method for determining the concentration of nucleic acids
DE19952723C2 (en) Device and method for hybridizing double-stranded DNA samples on oligomer arrays
DE10050943B4 (en) Device for hybridizing samples to arrays of biological substances
DE4409436A1 (en) Process for processing nucleic acids
EP1294946B1 (en) Multiplex sequencing method
EP2337633B1 (en) Device for performing pcr
EP3169832B1 (en) Method for identifying high-affinity complexes of two ligands and a receptor
WO2003102231A1 (en) Method for parallelly sequencing a nucleic acid mixture by using a continuous flow system
EP1816217B1 (en) Method for the detection of a plurality of target nucleic acids
EP2331260B1 (en) Device for thermally regulating a rotationally symmetrical container
EP2022559A2 (en) Nucleic acid library or protein or peptide library
EP2322276B1 (en) Device for carrying out tests, in particular molecular biological tests
DE10316159A1 (en) Analysis of nucleic acid by incorporation of luminescent dye during extension, useful especially for analysis of point mutations, is done on an optical waveguide chip in a flow cell
EP1448798A1 (en) Nanostructure, in particular for analysing individual molecules
DE10314745A1 (en) Isothermal cyclic amplification of nucleic acid, useful e.g. for detecting mutations by the arrayed primer extension method, comprises that helicase is used for separation of nucleic acid strands
DE102010030962A1 (en) Method for active hybridization in microarrays with denaturing function
WO2002004111A2 (en) Polymer chip
EP1266027A2 (en) Dynamic sequencing by hybridization
DE10003763A1 (en) Detecting nucleic acid from genetically modified organisms, useful particularly for analysis of foods, based on hybridization of fragments to array of reference sequences
DE102004050139A1 (en) Microfluid processor, for executing PCR in a sample, comprises two high-grade steel chambers, for incubating the sample at different temperatures, having a base in which two micro-channels are arranged as reaction chambers
EP1123417A2 (en) Method for the exponential amplification of molecular matrices

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee