DE102016201181B3

DE102016201181B3 - Röhre mit einer mikrofluidischen Struktur

Info

Publication number: DE102016201181B3
Application number: DE102016201181.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Daniel Scherag; Thomas Brandstetter; Jürgen Rühe
Original assignee: Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Current assignee: Albert Ludwigs Universitaet Freiburg
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: EP3408025A1; WO2017129541A1; EP3408025B1

Abstract

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Röhre mit einem zu einem Ende der Röhre hin verjüngenden Bereich; einer Öffnung an dem Ende der Röhre zum Aufnehmen eines Probenmaterials; und einer mikrofluidischen Struktur, die innerhalb der Röhre in dem verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist und die mit der Öffnung verbunden ist, wobei die mikrofluidische Struktur ausgebildet ist, um mit dem Probenmaterial eine mehrstufige bioanalytische Reaktion durchzuführen.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Röhre mit einer mikrofluidischen Struktur, insbesondere auf eine Röhre in Form einer Pipette in dessen Spitze die mikrofluidische Struktur angeordnet ist. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Durchführung einer Untersuchung in einer Pipette (Pipettenspitze), beispielsweise auf die Durchführung einer mehrstufigen bioanalytischen Reaktion in einem konischen (Pipetten-)Röhrchen durch Integration einer mikrofluidischen Vorrichtung, die mindestens zwei Kompartimenten erzeugt.
Modifikationen von Pipettenspitzen und entsprechende funktionale Formen sind teils weit verbreitet [1–3]. Die bekannten Ansätze beschreiben lediglich eine Vereinfachung einzelner Analyseschritte, insbesondere der Probenvorbereitung und Probenaufarbeitung. Mikrofluidische Systeme, die in der Lage sind mehrere zusammenhängende Analyseschritte durchzuführen sind besonders vorteilhaft wenn kleinste Probenvolumina in einem geschlossenen Ablauf prozessiert und analysiert werden müssen [4]. Dabei finden die Analyseschritte fast immer diskontinuierlich statt, d. h. es sind prinzipiell immer mehrere diskrete Reaktionsräume erforderlich oder zumindest mehrere Start-Stopp-Phasen notwendig um einen Analyten aufzunehmen, für die Nachweisreaktion vorzubereiten und letztendlich den analysierenden Schritt durchzuführen. Das Ziel ist gewöhnlich, dass Automation und ein geschlossener Ablauf aller notwendigen Schritte mögliche manuelle Fehler bei insbesondere sehr kleinen Probenvolumina reduzieren soll. Betrachtet man die Tauglichkeit automatisierter mikrofluidischer Systeme für die Vor-Ort-Analyse, bzw. in kleinen dezentralisierten Laboreinrichtungen, so werden insbesondere technische Lösungen als vorteilhaft erachtet, die robust sind, sich durch einfache Handgriffe bedienen lassen, möglichst wenige elektronische Komponenten besitzen und dadurch wenig Energie benötigen [5, 6]. Obwohl es viele technische Lösungsvorschläge individueller Probleme gibt, sind Beispiele einfacher geschlossener Systeme kaum auffindbar. Neben der Komplexität mehrstufige bioanalytische Prozesse in eine mikrofluidische Einheit zu integrieren, besteht zusätzlich das Problem der Probenaufnahme bei kleinen Volumina oder Partikeln wie z. B. Zellen. Das LAB-ON-A-Pipette System (dt. Labor-in-einer-Pipette System) [7, 8] kombiniert hierfür eine spezielle „micro aspiration tip” Spitze mit einer mikro-fluidischen analysierenden Einheit, um insbesondere genetische Einzelzellanalysen zu optimieren. Bei diesem System werden ebenfalls alle zur Nachweisreaktion notwendigen Reagenzien vorgelagert. Letztendlich handelt es sich aber bei dem Lab-on-a-Pipette System um eine spezielle vorteilhafte Ergänzung gängiger Lab-on-Chip Systeme (dt. Labor-auf-einem-Chip Systeme) durch eine vorgelagerte Mikrospitze, die lediglich der gezielten und exakten Probenaufnahme dient. Die analysierende Lab-on-Chip Einheit (Fluidik und Temperierung) wurde dabei in eine speziell entwickelte Pipette integriert. Auch die Beschreibung der Herstellung entsprechender mikrofluidischer Strukturen entspricht denen klassischer chipbasierter Herstellungsverfahren.
Aufgrund prozesstechnischer Entwicklungen von mikrofluidischen Plattformen besitzen derzeitige integrative Systeme eine, wie der Name schon sagt, platte Form im Sinne eines Chips, einer Disk oder einer Kassette [6]. Mag dieser Aufbau produktionsbedingt z. T. noch deutliche Vorteile besitzen, so ergeben sich beim mikrofluidischen Ablauf, bzw. dem mikrofluidischen Transport von Flüssigkeiten häufig intrinsische Probleme. Beispiele sind das Benetzen von Oberflächen und damit verbunden das lufblasenfreie Füllen von Kompartimenten [9], die Bildung von Gasblasen [10] sowie der Druckausgleich [11, 12]. Durch die vertikale Begrenzung des flachen Aufbaus und die horizontale Lage des Fluidmanagements kann keine natürliche Trennung von Gas- und wässriger Phase stattfinden. Desweiteren müssen, um die Flüssigkeitsmengen zu bewegen und einen reibungslosen automatisierten Ablauf zu gewähren, derzeit sowohl spezielle als auch große und komplexe Geräteplattformen verwendet werden [13, 14]. Beides führt dazu, dass derzeitige Lösungsansätze als umsetzbar aber kaum praktikabel gelten. Eine äußerst komplexe Fluidik ist für einen Einmalgebrauch meist teuer in der Produktion und birgt zusätzlich eine höhere Gefahr der Störanfälligkeit. Große und komplexe Geräteplattformen bieten gewöhnlich Lösungen für eine individuelle Fluidik auf die sie zugeschneidert wurden. Der mögliche Preis für solche Geräte ist meist unrentabel, sofern nicht ein breites Einsatzspektrum gewährleistet wird. Ein weiterer Nachteil mikrofluidische Plattformen ist die Schnittstelle zwischen Probe und Fluidik, d. h. das Beladen/Füllen der mikrofluidischen Einheit. Bis auf wenige Ausnahmen [7, 8] besitzen Lab-on-chip Systeme keine adäquaten Möglichkeiten eine Probe direkt aufzunehmen und zu verarbeiten.
In der US 8,394,625 B2 wird ein Lab-on-a-Pipette System beschrieben, welches eine Kombination aus einem Lab-on-Chip System und einer Mikrospitze ist. Die Mikrospitze ist dabei eine Erweiterung einer Chip-Plattform, wobei die Fluidik und Analytik im Lab-on-Chip System erfolgt.
Die US 2007/0059215 A1 zeigt eine Mikropipette in Kombination mit einem MEMS Strömungssensor. Die Mikropipette umfasst einen Hauptabschnitt, einen Betriebsabschnitt und einen Rohrabschnitt, wobei der Rohrabschnitt einen Betriebsraum definiert. Die Erfassungsvorrichtung ist an einer geeigneten Position im Betriebsraum des Rohrabschnitts angeordnet. Der MEMS Strömungssensor erfasst dabei eine Gasbewegung in dem Betriebsraum.
Die EP 1 381 468 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum Entnehmen eines Aliquots einer Probe aus einem verschlossenen Behälter.
In der WO 2011/032228 A1 wird eine experimentelle Einheit beschrieben, die zwei Schnittstellen aufweist – eine Schnittstelle für eine Pipette und eine Schnittstelle für eine Spitze (Probenaufnahme). Die experimentelle Einheit ist somit in Reihe zwischen der Spitze und der Pipette verbunden, wobei die Spitze lediglich zur Probenaufnahme dient.
Die WO 2006/029387 A1 beschreibt ein handliches und portables mikrofluidisches Gerät, welches einen Reinigungschip und eine spritzenartige Vorrichtung zur Probenaufnahme und Bewegung umfasst. Dabei erfolgt lediglich eine Vorbereitung bzw. Aufreinigung der Probe.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Konzept zu schaffen, welches einerseits einen einfacheren Aufbau erfordert und eine andererseits eine zuverlässigere Untersuchung der Probe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen eine Röhre mit einem zu einem Ende der Röhre hin verjüngenden Bereich; einer Öffnung an dem Ende der Röhre zum Aufnehmen eines Probenmaterials; und einer mikrofluidischen Struktur, die innerhalb der Röhre in dem verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist und die mit der Öffnung verbunden ist, wobei die mikrofluidische Struktur ausgebildet ist, um mit dem Probenmaterial eine mehrstufige bioanalytische Reaktion durchzuführen.
Gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung wird zur Analyse bzw. Untersuchung einer Probe mittels einer mehrstufigen bioanalytischen Reaktion eine mikrofluidische Struktur verwendet, die direkt in einem sich verjüngenden Bereich einer Röhre, wie z. B. einer Spitze einer Pipette bzw. Pipettenspitze, angeordnet ist. Dies ermöglicht eine zuverlässige und kostengünstige Durchführung komplexer, mehrstufiger Reaktionen direkt innerhalb des sich verjüngenden Bereichs der Röhre.
Manche Ausführungsbeispiele ermöglichen es, bioanalytische Nachweisreaktionen, die in mehreren räumlich oder zeitlich getrennten Schritten ablaufen, in den Gefäßen durchzuführen, die direkt der Auf- und Entnahme von Probenmaterial dienen (z. B. Pipetten-Röhrchen). Ermöglicht wird dies durch eine Unterteilung des Gefäßvolumens mithilfe einer beweglichen Fluidik. Dessen Inkorporation in das Gefäßvolumen bildet dabei mindestens zwei getrennte Reaktionsräume/Kompartimente. Als besonders geeignete und vorteilhafte Ausführungen werden konisch zulaufende Röhrchen angesehen in denen eine schlauchförmige Fluidik dem inneren Konus aufsitzt. Entsprechende funktionale Ausführungen lösen gängige produktionstechnische und mikrofluidische Probleme chipbasierter Strukturen, die mehr als einen Reaktionsraum besitzen.
Weitere Ausführungsbeispiele umfassen die Durchführung eines sequenziellen, mehrstufigen bioanalytischen Verfahrens (bioassay) in dem Volumen eines konisch zulaufenden Röhrchens (in Form und Funktion einer Pipettenspitze), welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine integrierte mikrofluidische Vorrichtung mindestens zwei Kompartimente erzeugt, in denen analytische Reagenzien vorgelagert und mit einer Probenflüssigkeit in zeitlicher Folge (sukzessiv/konsekutiv) zur Reaktion gebracht werden können. Die Besonderheit der integrierten Mikrofluidik besteht darin, dass ein verschachteltes schlauchförmiges Kanalsystem lose der Innenwand des Konus aufsitzt, dadurch Kompartimente bildet und diese funktional abdichtet. Die gebildeten Kompartimente sind durch (ringförmige) Spalten/Öffnungen hydrophober Oberflächen voneinander getrennt. Durch Bewegung des Kanalsystems entgegen der Verjüngung kann die Flüssigkeit über die Konus-Öffnung zu jedem Zeitpunkt gezielt freigesetzt werden.
Manche Ausführungsbeispiele ermöglichen in einer sehr einfachen und kostengünstigen Weise die Durchführung komplexer, mehrstufiger und zusammenhängender Reaktionen innerhalb des Volumens eines Pipetten-Röhrchens, wie es üblicherweise zur Auf- und Entnahme von Probenmaterial genutzt wird.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Verfahren, mit folgenden Schritten:

– Aufnehmen eines Probenmaterials durch eine Öffnung einer Röhre, wobei die Röhre einem zu einem Ende der Röhre hin, die die Öffnung bildet, einen verjüngenden Bereich aufweist; und
– Durchführen einer mehrstufigen bioanalytischen Reaktion mit einer mikrofluidischen Struktur, die innerhalb der Röhre in dem verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist und mit der Öffnung verbunden ist.

Ausführungsbeispiele werden bezugnehmen auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Röhre mit einem zu einem Ende der Röhre hin sich verjüngenden Bereich und einer mikrofluidischen Struktur, die in dem sich verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2a–2b schematische Querschnittsansichten einer Röhre mit einem zu einem Ende der Röhre hin sich verjüngenden Bereich und einer mikrofluidischen Struktur, die zumindest teilweise in dem sich verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer Röhre mit einem zu einem Ende der Röhre hin sich verjüngenden Bereich und einer mikrofluidischen Struktur, die zumindest teilweise in dem sich verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4a–4b ein Foto und eine schematische Querschnittsansicht einer Röhre mit einem zu einem Ende der Röhre hin sich verjüngenden Bereich und einer mikrofluidischen Struktur, die in zumindest teilweise in dem sich verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5a–5e zeigen schematische Querschnittsansichten der in 2 gezeigten Röhre bei bzw. nach Unterschiedlichen Schritten eines Verfahrens zum Untersuchen eines Probenmaterials mit der Röhre, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6a–6d zeigen schematische Querschnittsansichten der in 2 gezeigten Röhre bei bzw. nach Unterschiedlichen Schritten eines Verfahrens zum Entnehmen eines Probenmaterials nach der Durchführung der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7a–7e zeigen schematische Querschnittsansichten der in 2 gezeigten Röhre bei bzw. nach Unterschiedlichen Schritten eines Verfahrens zum Untersuchen eines Probenmaterials mit der Röhre, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine Fotoaufnahme einer Pipettenspitze durch eine Filterscheibe;
9 eine Fotoaufnahme einer Gelelektrophorese von zwei PCR Produkten; und
10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Röhre 100 mit einem zu einem Ende 102 der Röhre 100 hin sich verjüngenden Bereich 104 und einer mikrofluidischen Struktur 106, die in dem sich verjüngenden Bereich 104 der Röhre 100 angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die mikrofluidische Struktur 106 ist mit einer Öffnung 108 an dem Ende 102 der Röhre 100 zum Aufnehmen eines Probenmaterials verbunden, wobei die mikrofluidische Struktur 106 ausgebildet ist, um mit dem Probenmaterial eine mehrstufige bioanalytische Reaktion durchzuführen.
Bei Ausführungsbeispielen kann der sich verjüngende Bereich 104 der Röhre 100 zu dem Ende 102 der Röhre 100 hin konisch zulaufend bzw. kegelförmig (hohlkegelförmig) sein. Der sich verjüngende Bereich 104 der Röhre 100 kann somit die Form einer Spitze aufweisen bzw. spitzenförmig sein. Die Röhre 100 kann dabei nur aus dem sich verjüngenden Bereich 104 bestehen. Die Röhre 100 kann jedoch auch optional einen zylinderförmigen (hohlzylinderförmigen) Bereich 110 aufweisen. Die Röhre kann somit sowohl eine Pipettenspitze als auch eine Pipette mit einer Spitze sein, wobei die mikrofluidische Struktur 106 innerhalb der Spitze 104 angeordnet ist.
Wie in 1 gezeigt ist, kann die mikrofluidische Struktur 106 nur bzw. ausschließlich innerhalb des sich verjüngenden Bereichs 104 der Röhre 100 angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die mikrofluidische Struktur 106 über den verjüngenden Bereich hinaus bis in den kegelförmigen Bereich 110 erstreckt. In diesem Fall ist die mikrofluidische Struktur also (nur) zumindest teilweise innerhalb des sich verjüngenden Bereichs 104 der Röhre angeordnet.
2a und 2b zeigen schematische Querschnittsansichten einer Röhre 100 mit einem zu einem Ende 102 der Röhre 100 hin sich verjüngenden Bereich 104 und einer mikrofluidischen Struktur 106, die zumindest teilweise in dem sich verjüngenden Bereich 104 der Röhre 100 angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden in 2a und 2b Details der mikrofluidischen Struktur 106 gezeigt.
Wie in 2a und 2b zu erkennen ist, kann die mikrofluidische Struktur 106 eine bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 aufweisen. Die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 kann mit der Öffnung 108 der Röhre verbunden sein. Die mikrofluidische Struktur 106 kann dabei ausgebildet sein, um ein über die Öffnung 108 der Röhre aufgenommenes Probenmaterial über die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 in eine erste Richtung (in 2a und 2b nach „oben”) zu transportieren.
Ferner kann die mikrofluidische Struktur 106 zumindest zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 (zwei Reaktionskammern 112_1 und 112_2 in 2a; drei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 in 2b) zur Durchführung der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion aufweisen. Die (zumindest) zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 können voneinander getrennt sein. Die mikrofluidische Struktur 106 kann dabei ausgebildet sein, um das (zuvor durch die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 in die erste Richtung (nach „oben) transportierte) Probenmaterial zur Durchführung der mehrstufigen bioanalytische Reaktion durch die zumindest zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 in eine zweite Richtung (in 2 nach „unten”) zu transportieren.
Mit der in 2 gezeigten mikrofluidischen Struktur 106 ist es somit möglich, die mehrstufige bioanalytische Reaktion sequentiell bzw. in zeitlich getrennten Schritten durchzuführen. Beispielsweise kann hierzu in zumindest einer der zumindest zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 ein analytisches Reagenz für die mehrstufige bioanalytische Reaktion vorgelagert sein. Natürlich können auch in den zumindest zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3, d. h. in den zwei Reaktionskammern 112_1 und 112_2 (in 2a und 2b) bzw. in den drei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 in 2b, analytische Reagenzien vorgelagert sein, wobei die fluidische Struktur 106 ausgebildet sein kann, um die analytischen Reagenzien mit dem Probenmaterial in zeitlicher Reihenfolge zur Reaktion zu bringen, um die mehrstufige bioanalytische Reaktion durchzuführen.
Um die zumindest zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 zu bilden, kann die mikrofluidische Struktur 106 zumindest eine ringförmige Komponente 116_1 und 116_2 aufweisen, die an einer Innenwand der Röhre anliegt. Die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 ist dabei so angeordnet, dass diese in dem sich verjüngenden Bereich 104 der Röhre an einer Innenwand der Röhre und zumindest teilweise an der zumindest einen ringförmigen Komponente 116_1 und 116_2 anliegt. Die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 kann dabei so an der ringförmigen Komponente 116 anliegen, dass die gebildeten zumindest zwei Reaktionskammern 112_1 bis 112_3 durch Öffnungen hydrophober Oberflächen oder hydrophobe kapillare Öffnungen voneinander getrennt sind.
Die Röhre 100 kann ferner einen Filter bzw. O-Ring 120 umfassen. Über den O-Ring 120 kann das Probenmaterial beispielsweise aufgesaugt werden.
Mit anderen Worten, 2a und 2b zeigen schematische Darstellungen spitzenförmiger Röhrchen 100 zur Auf- und Entnahme von Probenmaterial mit integrierter schlauchförmiger Fluidik, die das Volumen des Röhrchens 100 in zwei, bzw. drei getrennte Reaktionsbereiche 112_1 bis 112_3 unterteilt und die Durchführung mehrstufiger Nachweisreaktionen ermöglicht.
Probenflüssigkeiten können von extern über den konisch zulaufenden Teil des Röhrchens (Spitze) 104 sehr präzise aufgenommen werden und können über einen zentralen schlauchförmigen Kanal 114, der lose dem inneren konischen Bereich 104 aufsitzt, in das erste Kompartiment 112_1 im proximalen (geweiteter) Bereich des Pipetten-Röhrchens 100 gelangen. Der Flüssigkeitstransport ist dadurch gekennzeichnet, dass er primär in Richtung der Zylinder-/Kegelachse, d. h. vertikal mithilfe von Druckdifferenzen und Zentrifugalkräften verläuft. Zwischen den Kompartimenten 112_1 bis 112_3 erfolgt der Flüssigkeitstransport vorzugsweise über Zentrifugalkräfte und in Richtung der Konus-Spitze, so dass die Flüssigkeit eines proximalen Kompartiments über die hydrophobe kapillare Öffnung in das nächstgelegene distale Kompartiment (in Richtung Konus-Spitze) gezwungen wird. Bei mehr als zwei Kompartimenten 112_1 bis 112_3 kann so z. B. durch Variation der Kapillaröffnung (Länge, Weite, Oberfläche) sowie der applizierten Zentrifugalkraft der Transport von Kompartiment zu Kompartiment gesteuert werden. Dies ermöglicht die örtliche und zeitliche Trennung von Reaktionsabläufen.
3 zeigt eine schematische Ansicht einer Röhre 100 mit einem zu einem Ende 102 der Röhre 100 hin sich verjüngenden Bereich 104 und einer mikrofluidischen Struktur 106, die zumindest teilweise in dem sich verjüngenden Bereich 104 der Röhre 100 angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu dem in 2a und 2b gezeigten Ausführungsbeispielen, umfasst die mikrofluidische Struktur 106 vier Reaktionskammern 112_1 bis 112_4, die über drei ringförmige Komponenten 116_1 bis 116_3 sowie die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 gebildet werden.
Mit anderen Worten, 3 zeigt eine schematische Darstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung 100 mit insgesamt 4 Kompartimenten 112_1 bis 112_4, die durch unterschiedlich breite und lange kapillare Spalten/Öffnungen voneinander getrennt sind. Die beiden mittleren Kompartimente (2 und 3) 112_2 und 112_3 besitzen jeweils eine ringförmige Seitentasche 118_1 und 118_2 in denen Flüssigkeit zurückgehalten werden kann, z. B. für separate Reaktionen oder zum Abschöpfen überflüssiger Reaktionslösungen. Zusammen mit Kompartiment 4 (112_4) ergeben sich durch die hier dargestellte Anordnung drei Reaktionsräume mit Sackgassenfunktion. Werden die Schlauchförmigen Kanäle 104 entgegen der Verjüngung bewegt, kann die Flüssigkeit in Richtung Spitze entleert werden.
Wie in 3 zu erkennen ist, kann die in das konische Pipetten-Röhrchen 100 integrierte Mikrofluidik 106 auch so gestaltet werden, dass einzelne Kompartimente 112_2 und 112_3 sackgassenartige Taschen 118_1 und 118_2 bilden. Dadurch können Reaktionslösungen aufgeteilt und vor dem Transport in das nächste Kompartiment volumenmäßig reduziert werden. Das letzte, der Spitze am nächsten gelegene (distale) Kompartiment 112_4 kann dadurch gekennzeichnet sein, dass es von dem integrierten schlauchförmigen Kanalsystem in Richtung des Konus abgedichtet ist. Hierbei begünstigen die Zentrifugalkräfte für den Flüssigkeitstransport simultan den selbstdichtenden Aufbau. Des Weiteren können die hydrophoben Oberflächen der Kapillarspalten sowie der Aufbau des schlauchförmigen Kanalsystems ein Verdunsten der Flüssigkeit verhindern, so dass selbst Reaktionen im Bereich des Siedepunktes der Reaktionslösung (z. B. PCR (polymerase chain reaction, dt. Polymerase-Kettenreaktion) mit Temperaturen von bis zu über 95°C) über einen langen und praktikablen Zeitraum möglich sind. Das gezielte Freisetzen der Reaktionslösung aus dem distalen (der Spitze zugewandten) Kompartiment kann durch eine Bewegung des schlauchförmigen Kanalsystems 114 entgegen der Verjüngung initiiert werden. In den Kompartimenten selbst, aber auch in den jeweiligen Übergängen/Verbindungen, können Reagenzien (in bevorzugter Weise gefriergetrocknet) vorgelagert werden. Durch das Vorlagern aller für eine Reaktion notwendiger Reagenzien ist nur die Flüssigkeitsaufnahme der zu untersuchenden Probe notwendig. Dies bedeutet, dass Flüssigkeitsproben von nur wenigen Mikrolitern nach einmaliger Aufnahme bis zum Abschluss der Nachweisreaktion in dem konisch zulaufenden Röhrchen (Pipetten-Röhrchen) prozessiert werden können. Je nach Methode kann die Detektion dann im Röhrchen 100 oder nach Freisetzten der Reaktionslösung auch extern stattfinden. Geräte und Gegenstände zur Erzeugung von Druckunterschieden (z. B. Laborpipette), von Zentrifugalkräften und zur Temperierung können zur Bedienung und der Assay-Durchführung verwendet werden. Mögliche Anwendungsbeispiele sind prinzipiell alle mehrstufigen bioanalytische Verfahren der Proben Vor- und Aufbereitung mit Nachweisreaktion. Als bevorzugtes Beispiel wäre hierfür die Nukleinsäure-Analytik zu nennen. Ein einfaches Zwei-Kompartimente-System wäre z. B. die Kombination und Durchführung einer sogenannten flüssigen DNA Extraktion mit anschließender PCR. Ein Beispiel für ein dreistufiges System wäre z. B. eine RT-PCR, bestehend aus Zellaufschluss, Reverse Transkription und PCR in räumlicher Trennung. Weitere Anwendungsbeispiele sind Enzymatische Reaktionen, bei denen die Produkte in einer zeitlichen und räumlichen Trennung für weitere Reaktionen genutzt werden können. Ein weiteres Beispiel wäre auch die Lagerung von Reagenzien in den einzelnen Kompartimenten, die eine Start-Stop-Funktion für die Reaktion ermöglichen.
Ausführungsbeispiele schaffen mehrere Vorteile, wie im Folgenden beschrieben wird. Ein Vorteil ist, dass der Aufbau und das Funktionsprinzip der in das Pipetten-Röhrchen integrierten Mikrofluidik bedürfen keiner aufwendigen Prozesse und Verfahren wie sie üblicherweise bei der Mikrostrukturierung von Chipstrukturen angewandt werden. Ferner werden durch die Vertikale Anordnung der Kompartimente sowie der vertikale Flüssigkeitstransportes gängige Probleme der chipbasierten Mikrofluidik gelöst. Hinzu kommt, dass durch die Anordnung des Flüssigkeitstransportes Druckausgleich und Gasblasenbildung, sowie das rasche luftblasenfreie Füllen der Kompartimente keine Probleme darstellen. Darüber hinaus kann die Flüssigkeitsaufnahme manuell und ohne elektrische Pumpen in sehr präziser Weise (z. B. auch über Standard-Laborpipetten) erfolgen. Des Weiteren bleibt die Flüssigkeit bei allen Schritten der Analyse in dem Pipetten-Röhrchen (Einrohrlösung). Eine Transferierung der Probe in die analysierende Mikrofluidik ist nicht nötig. Ferner ermöglicht der selbstdichtende Aufbau der Fluidik innerhalb des Pipetten-Röhrchens sowohl das Zentrifugieren, als auch deren Erhitzen der Reaktionslösung ohne Flüssigkeitsverlust. Ferner kann zur Detektion (fakultativ) die Reaktionslösung schnell und einfach freigesetzt werden. Letztendlich wird durch die Form und das Fehlen elektrischer Schnittstellen eine einfache Parallelisierung, sowie kostengünstige Integration in die Standard-Laborausrüstung ermöglicht.
Im Folgenden wird ein Aufbau beschrieben, mit dem mindestens zwei separate Reaktionen, wie z. B. Zelllysen/DNA Extraktion und PCR, in einer Pipettenspitze durchgeführt werden können. Beispielhaft kann eine mikrofluidische Struktur aufgebaut werden, welche (1) eine Filterspitze (z. B. ep Dualfilter T.I.P.S.^®), (2) einen Silikonschlauch „lang, dünn” (z. B. Innendurchmesser 0,5 mm; Außendurchmesser 1,3 mm; Länge 25 mm), (3) einen Silikonschlauch „dick, kurz” (z. B. Innendurchmesser 1,58 mm; Außendurchmesser 3,18 mm; Länge 4 mm), (4) anstelle des Dualfilters der Filterspitze kann auch ein kurzes Stück eines zusätzlichen Silikonschlauchs eingesetzt werden (z. B. Innendurchmesser 0,5 mm; Außendurchmesser 3,7 mm; Länge 3 mm), und (5) einen Spiraldraht (z. B. tordierter Flachdraht aus Edelstahl 0,1 × 0,5 mm) aufweist. Als Bedienungselemente können dabei (1) eine handelsübliche Pipette (z. B. Eppendorf Research^®), (2) eine Tischzentrifuge (z. B. peqlab^®, PerfectSpin^® Mini Zentrifuge mit Rotor-Einsatz für 0.5 ml Reaktionsgefäße) und (3) ein PCR Gerät für Kapillaren oder Röhrchen (z. B. Roche LightCycler 1.5^®) zum Einsatz kommen.
4a zeigt ein Foto und 4b eine schematische Querschnittsansicht einer Röhre 100 mit einem zu einem Ende 102 der Röhre 100 hin sich verjüngenden Bereich 104 und einer mikrofluidischen Struktur 106, die in zumindest teilweise in dem sich verjüngenden Bereich 104 der Röhre 100 angeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die mikrofluidische Struktur 106 umfasst zwei Reaktionskammern 112_1 und 112_2, die über eine ringförmige Komponenten 116_1 und eine bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 gebildet werden, wie dies bereits in Bezug auf 2a detailliert beschrieben wurde. Ferner ist in 4a und 4b ein O-Ring bzw. Filter 120 zu erkennen.
Mit anderen Worten, 4a zeigt eine Fotoaufnahme und 4b eine schematische Zeichnung die den Aufbau der Fluidik 106 und die dadurch resultierenden Kompartimente 112_1 und 112_2 in der Pipettenspitze 104 zeigen. Bei der Fotoaufnahme wurde zur besseren Sichtbarkeit für die Schläuche blau (erste Schraffur) und für den Gummiring grün-gelb-gestreift (zweite Schraffur) verwendet.
5a–5e zeigen schematische Querschnittsansichten der in 2 gezeigten Röhre 100 bei bzw. nach Unterschiedlichen Schritten eines Verfahrens zum Untersuchen eines Probenmaterials mit der Röhre 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Detail zeigt 5a eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 vor einem Schritt des Aufsaugens des Probenmaterials 130. Wie in 5a zu erkennen ist, können an einer Innenseite der beweglichen, schlauchförmigen Komponente 114 Lyse Reagenzien 122 vorgelagert werden, während in der zweiten Reaktionskammer 112_2 PCR Reagenzien 124 vorgelagert werden können. 5b zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach einem Schritt des Aufsaugens des Probenmaterials 130, wodurch das Probenmaterial 130 durch die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 in die erste Reaktionskammer 112_1 transportiert wurde. Durch den Transport des Probenmaterials durch die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 ist das Probenmaterial mit den Lyse Reagenzien 122, die an der Innenwand der bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 vorgelagert waren, in Kontakt getreten, wodurch es zu einer ersten bioanalytische Reaktion mit dem Probenmaterial kam. 5c zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 bei einem Schritt des Zentrifugierens, wodurch das Probenmaterial von der ersten Reaktionskammer 112_1 in die zweite Reaktionskammer 112_2 gelangt. 5d zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach dem Schritt des Zentrifugierens, wodurch das Probenmaterial 130 vollständig von der ersten Reaktionskammer 112_1 in die zweite Reaktionskammer 112_2 gelangt ist, wo das Probenmaterial mit den PCR Reagenzien 124 in Kontakt tritt, wodurch es zu einer zweiten bioanalytische Reaktion mit dem Probenmaterial 130 kommt. 5e zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 während der zweiten bioanalytischen Reaktion.
Mit anderen Worten, 5a bis 5e zeigen einen beispielhaften schematischen Ablauf im Falle von vorgelagerten Reagenzien (z. B. Gefriergetrocknet) zur flüssigen DNA Extraktion (blau (erste Schraffur), z. B. Lyse von Zellsuspensionen) mit anschließender PCR (gelb (zweite Schraffur). Durch die Wahl geeigneter Lyse Reagenzien 122 können Zelllysat, bzw. DNA Extrakt, direkt mit den Reagenzien 124 der PCR gemischt werden (grün (dritte Schraffur)). Der Reaktionsverlauf kann durch fluoreszierende Farbstoffe (türkis (vierte Schraffur)) sichtbar gemacht werden.
6a bis 6d zeigen schematische Querschnittsansichten der in 2 gezeigten Röhre 100 bei bzw. nach Unterschiedlichen Schritten eines Verfahrens zum Entnehmen eines Probenmaterials nach der Durchführung der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Detail zeigt 6a eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach der Durchführung der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion. Wie in 6a zu erkennen ist, befindet sich nach der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion das Probenmaterial 130 (zusammen mit etwaigen Reagenzien) in der zweiten Reaktionskammer 112_2. 6b zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach einem Schritt des Applizierens einer Entnahmevorrichtung 132 (z. B. eines spiralisierten Drahtes) in die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114. 6c zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 bei einem Schritt des Verschiebens der bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 durch das Applizieren der Entnahmevorrichtung 132 in die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114. 6d zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach dem Schritt des Verschiebens der beweglichen, schlauchförmigen Komponente 114, wodurch das Probenmaterial 130 aus der Röhre 100 entweichen kann.
Mit anderen Worten, 6a bis 6d zeigen schematische Darstellungen wie nach dem Ende der Reaktion durch nachträgliches Applizieren eines spiralisierten Drahtes 132 die Reaktionsflüssigkeit 130 für weiterführende Untersuchungen freigesetzt werden kann. Der Draht 132 kann im Falle des O-Rings von der Pipettenseite (oben) oder im Falle des Filters von der Spitze (unten) in die Pipettenspitze eingeführt werden. In beiden Fällen soll mit dem Draht 132 der lange, dünne Schlauch 114 nach oben bewegt werden, damit durch Betätigung der Pipette die Flüssigkeit 130 durch die Spitze entweichen kann.
7a bis 7e zeigen schematische Querschnittsansichten der in 2 gezeigten Röhre 100 bei bzw. nach Unterschiedlichen Schritten eines Verfahrens zum Untersuchen eines Probenmaterials mit der Röhre 100, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Im Detail zeigt 7a eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 vor einem Schritt des Aufsaugens des Probenmaterials 130. Wie in 5a zu erkennen ist, kann die Entnahmevorrichtung 132 (z. B. ein spiralisierter Draht) bereits in die bewegliche, schlauchförmige Komponente eingeführt sein, wobei die Lyse Reagenzien 122 auf der Entnahmevorrichtung 132 vorgelagert sein können. Ferner können in der zweiten Reaktionskammer 112_2 PCR Reagenzien 124 vorgelagert sein. 7b zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach einem Schritt des Aufsaugens des Probenmaterials 130, wodurch das Probenmaterial 130 durch die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 in die erste Reaktionskammer 112_1 transportiert wurde. Durch den Transport des Probenmaterials durch die bewegliche, schlauchförmige Komponente 114 ist das Probenmaterial mit den Lyse Reagenzien 122, die auf der Entnahmevorrichtung 132 vorgelagert waren, in Kontakt getreten, wodurch es zu einer ersten bioanalytische Reaktion mit dem Probenmaterial kam. 7c zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 bei einem Schritt des Zentrifugierens, wodurch das Probenmaterial von der ersten Reaktionskammer 112_1 in die zweite Reaktionskammer 112_2 gelangt. 7d zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach dem Schritt des Zentrifugierens, wodurch das Probenmaterial 130 vollständig von der ersten Reaktionskammer 112_1 in die zweite Reaktionskammer 112_2 gelangt ist, wo das Probenmaterial mit den PCR Reagenzien 124 in Kontakt tritt, wodurch es zu einer zweiten bioanalytische Reaktion mit dem Probenmaterial 130 kommt. 5e zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Röhre 100 nach der zweiten bioanalytischen Reaktion und dem Verschieben der beweglichen, schlauchförmigen Komponente, wodurch das Probenmaterial aus der Röhre 100 entweichen kann.
Mit anderen Worten, 7a bis 7e zeigen schematische Darstellungen einer Anwendung ähnlich der 5a bis 5e. In diesem Fall ist der Draht 132 schon zu Beginn Teil der Fluidik. Die Lyse Reagenzien 124 werden in diesem Fall sogar auf der Oberfläche des Drahtes 132 vorgelagert und beim Aufsaugen der Probe 130 von diesem abgewaschen. Ein Vorteil hierbei ist eine bessere Durchmischung der Lyse Reagenzien 122 mit der Probe 130 und ein einfacheres Einbringen der Lyse Reagenzien 122. Der weitere Verlauf ist wie bei 5b bis 5e beschrieben, zusätzlich ist jedoch die Funktion von wie unter 6a bis 6d beschrieben bereits integriert.
8 zeigt eine Fotoaufnahme einer Pipettenspitze (Lab in a Pipette Tip, dt. Labor in einer Pipettenspitze) durch eine Filterscheibe. In der Pipettenspitze befindet sich ein PCR Produkt mit dem Farbstoff SYBR Green I der im Wellenlängenbereich von Fluorescein mit blauem Licht (~495 nm) angeregt werden kann und grünes Licht (~520 nm) abgibt.
9 zeigt eine Fotoaufnahme einer Gelelektrophorese (1,5% Agarose; 70 V; 45 min.) von zwei PCR Produkten. Die Positivkontrolle (Pos.) wurde in einer Kunststoffkapillare temperiert. Bei der PCR in einer Pipettenspitze (PCR in tip) wurde die Pipettenspitze mit 10 μl der PCR Lösung gefüllt. Die Temperierung erfolgte in einem Roche LightCycler 1.5^®.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 202 des Aufnehmens eines Probenmaterials durch eine Öffnung einer Röhre, wobei die Röhre einem zu einem Ende der Röhre hin, die die Öffnung bildet, einen verjüngenden Bereich aufweist. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt 204 des Durchführens einer mehrstufigen bioanalytischen Reaktion mit einer mikrofluidischen Struktur, die innerhalb der Röhre in dem verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist und mit der Öffnung verbunden ist.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Konzepten, bei denen die Pipettenspitze nur als Ergänzung/Erweiterung gesehen wird, stellt diese bei Ausführungsbeispielen einen essentiellen Teil des analysierenden Systems und der Fluidik dar. Bei Ausführungsbeispielen wird das Probenröhrchen (Pipettenspitze) selbst zur Fluidik mit zumindest zwei Reaktionsräumen (= experimentelle Einheit). Dies bedeutet auch, dass nicht eine experimentelle Einheit in die Spitze eingefügt wird, sondern die Spitze selbst essentieller Teil der Analytischen Struktur ist.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Literatur

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Claims

Röhre (100), mit folgenden Merkmalen: einem zu einem Ende (102) der Röhre (100) hin verjüngenden Bereich (104); einer Öffnung (108) an dem Ende (102) der Röhre (100) zum Aufnehmen eines Probenmaterials; und einer mikrofluidischen Struktur (106), die innerhalb der Röhre (100) zumindest teilweise in dem verjüngenden Bereich (104) der Röhre (100) angeordnet ist und die mit der Öffnung (108) verbunden ist, wobei die mikrofluidische Struktur (106) ausgebildet ist, um mit dem Probenmaterial eine mehrstufige bioanalytische Reaktion durchzuführen.
Röhre (100) nach Anspruch 1, wobei die mikrofluidische Struktur (106) ausgebildet ist, um die mehrstufige bioanalytische Reaktion sequentiell durchzuführen.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die mikrofluidische Struktur (106) ausgebildet ist, um die mehrstufige bioanalytische Reaktion in zeitlich getrennten Schritten durchzuführen.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mikrofluidische Struktur (106) eine bewegliche, schlauchförmige Komponente (114) aufweist.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mikrofluidische Struktur (106) zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_3) zur Durchführung der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion aufweist.
Röhre (100) nach Anspruch 5, wobei die zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_3) voneinander getrennt sind.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei in zumindest einer der zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_3) ein analytisches Reagenz (122; 124) für die mehrstufige bioanalytische Reaktion vorgelagert ist.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei in den zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_3) analytische Reagenzien (122; 124) vorgelagert sind; wobei die fluidische Struktur (106) ausgebildet ist, um die analytischen Reagenzien (122; 124) mit dem Probenmaterial in zeitlicher Reihenfolge zur Reaktion zu bringen, um die mehrstufige bioanalytische Reaktion durchzuführen.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die mikrofluidische Struktur (106) folgende Merkmale aufweist: zumindest eine ringförmige Komponente (116_1:116_2), die an einer Innenwand der Röhre (100) anliegt; und eine bewegliche, schlauchförmige Komponente (114), die in dem verjüngenden Bereich (104) der Röhre (100) an der Innenwand der Röhre (100) und zumindest teilweise an der zumindest einen ringförmigen Komponente (116_1; 116_2) anliegt, um die zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_3) zu bilden.
Röhre (100) nach Anspruch 9, wobei die bewegliche, schlauchförmige Komponente (114) so an der zumindest einen ringförmigen Komponente (116_1; 116_2) anliegt, dass die gebildeten zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_3) durch Öffnungen hydrophober Oberflächen oder hydrophobe kapillare Öffnungen voneinander getrennt sind.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die bewegliche, schlauchförmige Komponente (114) entnehmbar oder verschiebbar ist, um das Probenmaterial nach der Durchführung der mehrstufigen bioanalytischen Reaktion aus der Röhre (100) zu entnehmen.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei bei der Aufnahme des Probenmaterials das Probenmaterial durch die mikrofluidische Struktur (106) in eine erste Richtung transportiert wird; und wobei das Probenmaterial zur Durchführung der mehrstufigen bioanalytische Reaktion durch die mikrofluidische Struktur (106) in eine zweite Richtung transportiert wird, wobei die erste Richtung und zweite Richtung entgegengesetzt sind.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die mikrofluidische Struktur (106) so ausgebildet ist, dass ein Transport des Probenmaterials durch die mikrofluidische Struktur (106) durch Druckdifferenzen und/oder Zentrifugalkräfte erfolgt.
Röhre nach Anspruch 10 und nach Anspruch 13, wobei die mikrofluidische Struktur (106) so ausgebildet ist, um durch Variation der Kapillaröffnung und/oder der applizierten Zentrifugalkraft der Transport des Probenmaterials zwischen den zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_2) gesteuert wird.
Röhre (100) nach Anspruch 14, wobei Materialien der Komponenten der mikrofluidischen Struktur (106) so gewählt sind, dass durch deren hydrophoben Eigenschaften der Transport des Probenmaterials zwischen den zumindest zwei Reaktionskammern (112_1:112_2) begünstigt wird.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die mikrofluidische Struktur (106) oder zumindest eine Komponente der mikrofluidischen Struktur (106) beweglich oder verschiebbar ausgebildet ist.
Röhre (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Röhre (100) eine Spitze einer Pipette oder eine Pipette ist.
Verfahren (200), mit folgenden Schritten: Aufnehmen (202) eines Probenmaterials durch eine Öffnung einer Röhre, wobei die Röhre einem zu einem Ende der Röhre hin, die die Öffnung bildet, einen verjüngenden Bereich aufweist; und Durchführen (204) einer mehrstufigen bioanalytischen Reaktion mit einer mikrofluidischen Struktur, die zumindest teilweise innerhalb der Röhre in dem verjüngenden Bereich der Röhre angeordnet ist und mit der Öffnung verbunden ist.