Mikroarrays sind ein ausgezeichnetes
Hilfsmittel, eine große
Anzahl verschiedener Moleküle
gegen eine unbekannte Substanz zu testen.
Ein Mikroarray besteht im allgemeinen
aus einer kleinen, spezifischen Fläche, welche bereits von Anfang
an in zahlreiche noch kleinere Flächen im Bereich von 1000 bis
100 000 dieser Flächen
pro cm2 unterteilt ist bzw. später unterteilt
werden kann. Diese etwa 1 000 bis etwa 100 000 noch kleineren Flächen (Zonen),
d.h. spezifischen Punkte auf dem 1 cm2 großen Mikroarray
können
einzeln und unabhängig
voneinander angesteuert bzw. angesprochen werden. Bei normalem Einsatz
bedeutet dies, daß auf
jedem dieser spezifischen Punkte eine kleine Menge an Flüssigkeit,
welche ein oder mehrere Reagenzien enthalten kann, abgeschieden
bzw. aufgebracht werden kann. Das Reagens bzw. die Reagenzien in
jeder der kleinen Flüssigkeitsmengen
kann bzw. können alle
verschieden sein und es sollte unter normalen Umständen kein
Stoff- oder Informationsaustausch von einem Punkt zum anderen stattfinden.
Auf diese Weise kann jeder Punkt ein auf seine Oberfläche gebundenes
spezifisches Reagens aufweisen. Eine Reaktion kann dann auf dem
gesamten Mikroarray durchgeführt
werden. Diese Reaktion kann aufgrund der unterschiedlichen Reagenzien
auf den Oberflächen
der einzelnen Punkte zu unterschiedlichen Ergebnissen auf diesen
Punkten führen
und die so erzeugten Ergebnisse bzw.
Signale können von jedem einzelnen Punkt unabhängig voneinander
abgegeben werden.
Die derzeit im Einsatz befindlichen
Mikroarrays sind auf Basis von Glas oder Siliziumdioxid hergestellt.
Beispielsweise werden Nukleinsäure-Arrays, wie
DNA-Arrays (oder
Biochips) derart hergestellt, daß die Nukleinsäure-Oligomere,
wie DNA-Oligomere und RNA-Oligomere entweder photochemisch (Affymetrix)
auf einer Festphasenmatrix positioniert oder mechanisch angeordnet
werden. Die Plazierung in Mikromengen auf dem Target erfolgt beispielsweise
mit Hilfe von Kontaktdruckern, wie Typendrucker oder Nadeldrucker
oder Tintenstrahldrucker, die piezoelektrisch arbeiten oder in Solenoidtechnik.
Das Target kann beispielsweise ein Glassubstrat sein.
Typische, derzeit aufgebrachte bzw.
abgeschiedene Substanzen sind Nukleinsäuren (wie Oligonukleotide,
sogenannte ESTs, d.h. Expressed Sequence Tags, cDNAs), Proteine
oder Peptide, Zellen oder Zellfragmente, Gewebe etc., d.h. annähernd alle
Arten von biologischen Molekülen
oder Zellen, es können
aber auch andere Chemikalien, z.B. für Testverfahren für den Umweltschutz,
abgeschieden werden.
Analysen mit Hilfe von Mikroarrays
sind beispielsweise in Ross et al. (2000) Nature Genet. 24, 227-235,
und Weinstein et al. (1997) Science 275, 343-349, beschrieben. In
diesen Untersuchungen wurden ESTs (expressed sequence tags), d.h.
kurze cDNA-Abschnitte, zur Identifizierung von cDNA-Bibliotheken
bzw. genomische Sequence Tags zur Charakterisierung von komplexen
Genen bzw. von Genhomologen anderer Spezies als Arrays aufgetragen. Im
nächsten
Schritt erfolgte das Aufbringen von mRNA-Proben von einer Zellinie
oder von einer Krebszellprobe. Generell können mit diesem Verfahren mRNA-Fragmente
im großen
Maßstab
verglichen werden. Außerdem
können
viele Proben gleichzeitig untersucht werden.
Bei der physikalischen Ablagerung
bzw. Abscheidung der Ziel- oder Targetmoleküle auf dem Substrat ist es
wichtig, daß die
Substanzen (Ziel- oder Targetmoleküle) als einzelne Punkte auf
dem Substrat ausgebildet werden. Dies wird typischerweise durch
Auswahl eines geeigneten Abstands zwischen den abgeschiedenen Punkten
auf der Oberfläche
erreicht.
Für
die Größe des Punkts
auf der Oberfläche sind
die Oberflächenspannung
und die Natur der abzuscheidenden bzw. abzulagernden Lösung von
wesentlicher Bedeutung. Wenn die Oberflächenspannung niedrig und das
Substrat hydrophil ist, breitet sich selbst eine Menge an Lösung von
1 nl zu einem Punkt mit einem Durchmesser von mehr als 200 μm aus. Um
daher die Ausbildung von großflächigen Punkten
zu verhindern und um einen Mikroarray mit hoher Dichte zu erhalten,
wird die Oberfläche
derart optimiert, beispielsweise durch Silanisierung, daß sie hydrophobe
Eigenschaften besitzt. Insbesondere Oligonukleotide werden auf silanisiertem
Glas abgeschieden, um Mikroarrays mit hoher Dichte zu erzeugen.
In der nachfolgend erwähnten 1 ist beispielhaft ein auf
einer hydrophoben Oberfläche
abgeschiedener Tropfen dargestellt, der nach dem Trocknen einen
Punkt mit einem Durchmesser, der kleiner als 100 μm sein kann,
ergibt. In der nachfolgend erwähnten 2 ist schematisch dargestellt,
daß ein Lösungstropfen,
der auf einer hydrophilen Oberfläche
abgeschieden ist, zu einem getrockneten Punkt mit einem Durchmesser
von sehr viel größer als
200 μm führen kann.
Beim Trocknen sammelt sich die das
Reagens enthaltende Probe am äußeren Rand
des Punktes. Dies resultiert später,
wenn größere Mengen
einer weiteren Substanz auf diesem Punkt abgeschieden werden sollen,
zu einem Sensitivitätsproblem,
da sich das Reagens der Probe praktisch nur am Rand des Punktes,
aber nicht bzw. kaum in der Mitte des Punktes befindet. Aufgrund
dieses Dichte- bzw. Konzentrationsproblems wählt man typischerweise ein silanisiertes
Glas als Target für
Nukleinsäure-Mikroarrays,
wie z.B. DNA-Mikroarrays.
Allerdings ist es mit herkömmlichen
Mikroarrays, wenn überhaupt,
nur sehr schwer möglich,
eine höhere
Konzentration eines Reagens mit Hilfe von abgeschiedenen Lösungströpfchen so
auf einem Punkt des Mikroarrays abzuscheiden, daß das Reagens gleichmäßig über den
gesamten Punkt verteilt ist und ohne daß zwischen den Lösungströpfchen ein Stofftransport
stattfindet bzw. die Tröpfchen
zumindest teilweise zusammenlaufen. Aus diesem Grund werden u.a.
poröse
Membranen zwar als Material für die
Mikroarray-Oberfläche
verwendet, jedoch ist es hiermit praktisch nicht möglich, Mikroarrays
mit einem Tröpfchen-
bzw. Spotabstand von unter 200 μm zu
schaffen, da poröse
Membranen die Eigenschaft besitzen, Flüssigkeiten aufzusaugen, so
daß bisher keine
enge, flächenmäßige Abgrenzung
erzielt werden konnte.
Im Ergebnis war es bisher nicht möglich, eine rasterförmig gestaltete
Oberfläche
zu schaffen, wie es z.B. mit Glas als Substrat möglich ist, um ein Reagenshaltiges
Tröpfchen
auf einer sehr kleinen Oberfläche
abzuscheiden. Ferner ist bisher die Menge der abgeschiedenen Reagensmenge
sehr begrenzt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Mikroarray-Vorrichtung
bereitzustellen, die eine Vielzahl von nach einem vorbestimmten Muster
angeordneten, einzeln ansteuerbaren Punkten aufweist, wobei die
Punkte eine möglichst
hohe Konzentration einer gewünschten
Substanz aufnehmen können
und wobei ein Stoff- bzw. Informationsaustausch zwischen den einzelnen
Punkten nicht stattfindet oder, wenn gewünscht, die Möglichkeit
eines Austauschs zwischen einzelnen Punkten vorgesehen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den in den
Patentansprüchen
gekennzeichneten Gegenstand gelöst. Die
Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß eine Mikroarray-Vorrichtung
mit den in der Aufgabenstellung genannten Eigenschaften dadurch
bereitgestellt werden kann, daß ein
poröses
Material, z.B. eine mikroporöse
polymere Membran, derart behandelt wird, daß die Porenstruktur des porösen Materials
an vorbestimmten Stellen, beispielsweise ein vorbestimmtes Rastermuster
aus sich kreuzenden Linien, so verändert wird, daß keine
Poren mehr zwischen den nicht-behandelten Bereichen (Zonen) des porösen Materials
existieren oder, sofern gewünscht, die
Porosität
an den behandelten, vorbestimmten Stellen gegenüber den nicht-behandelten Bereichen um
ein gewünschtes
Maß herabgesetzt
wird.
Das poröse Material kann selbsttragend
sein oder auf einen Träger
aufgebracht werden. Es kann auch auf einem Träger gebildet werden, indem
beispielsweise eine Polymergießlösung auf
eine Kunststofffolie oder -platte oder auf einen anorganischen Träger, wie
eine Glas- oder Keramikplatte beschichtet und danach eine poröse Membran
aus der Gießlösung in
an sich bekannter Weise, z.B. mit Hilfe des Verdunstungsverfahrens
oder des Fällbadvertahrens,
hergestellt wird.
Als selbsttragendes poröses Material
sei als Beispiel eine asymmetrische polymere Membran erwähnt, die
eine Porenstruktur aufweist, bei der sich Poren von einer Oberfläche durch
die Membran bis zur anderen Oberfläche erstrecken, wobei sich
der Durchmesser der Poren von der einen Oberfläche zur gegenüberliegenden
Oberfläche
verringert, so daß auf
dieser gegenüberliegenden
Oberfläche
nur noch Poren mit einem wesentlich kleineren Durchmesser oder überhaupt
keine Poren mehr vorhanden sind. Im letzteren Fall kann die Mikroarray-Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung dadurch hergestellt werden, daß die nur
bis zu einer bestimmten Tiefe in der Membran vorhandene Porenstruktur
an den vorbestimmten Stellen so verändert wird, daß keine
Verbindungskanäle
zwischen den nicht-behandelten Bereichen mehr existieren oder zumindest
die Porosität in
gewünschtem
Maß herabgesetzt
ist. Dabei fungiert der keine Poren aufweisende Teil der Membran
praktisch als Träger
für die
gebildeten, voneinander getrennten porösen Bereiche (Zonen). Bei einer
Membran mit durchgehenden Poren sind die auf der gegenüberliegenden
Seite vorhandenen Poren mit kleinerem Durchmesser bis zu einer gewünschten
Tiefe in geeigneter Weise zu verschließen.
Die Behandlung des porösen Materials
zur Änderung
der Porenstruktur an den vorbestimmten Stellen kann auf unterschiedliche
Weise durchgeführt werden,
z.B. durch Anbringen von feinen Schnittlinien, durch Fräsen, Gravieren,
Stanzen, durch Zerstören
der Porenstruktur durch Anwendung von Prägung oder Druck etc. Zur Ausbildung
sehr feiner und exakter Strukturen ist die Anwendung eines Lasers besonders
geeignet. Mit Hilfe eines Laserstrahls können feinste nicht-poröse Linien
und Bereiche durch Schmelzen (im Falle von thermoplastischem Material)
oder Wegbrennen (im Falle von sowohl thermoplastischem als auch nicht
schmelzbarem Material) in dem porösen Material erzeugt werden.
Dadurch kann ein vorbestimmtes Muster in das poröse Material so eingebrannt
werden, daß die
Porenstruktur in den durch den Laserstrahl getroffenen Bereichen
zerstört wird,
wobei sich eine dem vorbestimmten Muster entsprechende, nicht-poröse, flachere
Linienstruktur ausbildet bzw. eine Struktur, bei der an den betreffenden
Stellen kein ursprünglich
poröses
Material mehr vorhanden ist.
Damit kann es sich beispielsweise
bei einem "nicht-porösen"
Bereich um einen Bereich handeln, aus dem das ursprünglich poröse Material
vollständig entfernt
worden ist. Ein solcher Zustand ist beispielsweise erreichbar, wenn
ein poröses
Material auf einem Träger
aufgebracht worden ist und dann das poröse Material an den vorbestimmten
Stellen vollständig,
d.h. bis auf den darunterliegenden Träger, entfernt worden ist, so
daß völlig voneinander
getrennte Bereiche aus porösem
Material auf dem Träger
zurückbleiben.
Vorzugsweise handelt es sich bei
dem porösen
Material zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
um ein mikroporöses
Material, vorzugsweise eine mikroporöse Membran auf Polymerbasis.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung
ist unter dem Begriff "Mikroarray-Vorrichtung" eine Vorrichtung zu verstehen,
die pro 1 cm2 Fläche ca. 5 bis ca. 1.000.000,
vorzugsweise ca. 20 bis ca. 100 000 poröse Zonen aufweist, die voneinander
durch. nicht-poröse
Bereiche oder Bereiche mit verminderter Porosität getrennt sind.
Ferner ist unter dem Begriff "mikroporöses Material"
bzw. "mikroporöse
Membran" ein Material bzw. eine Membran zu verstehen, das bzw. die
Poren mit einem mittleren Durchmesser von ca. 0,001 bis ca. 100 μm, vorzugsweise
von ca. 0,01 bis ca. 30 μm aufweist
.
Die Separierung der porösen bzw.
mikroporösen
Strukturen bietet die Möglichkeit
der selektiven Aktivierung von porösen bzw. mikroporösen Abschnitten.
Weiterhin können
die erfindungsgemäßen Mikroarrays
aufgrund der großen
Oberfläche auch als
Lagerorte für
Probenbibliotheken verwendet werden. Ferner können die porösen Strukturen
als Matrize für
Mikroarrays auf unstrukturierten Membranen eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die Figuren und das Beispiel genauer beschrieben.
Dabei zeigen:
1:
abgeschiedener Tropfen einer Lösung
auf einem hydrophoben Substrat
2:
abgeschiedener Tropfen einer Lösung
auf einem hydrophilen Substrat
3:
Beispiel einer Oberfläche
einer erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung mit einer
beispielsweise durch einen Laser eingebrannten rasterförmigen Linienstruktur
(Draufsicht und Seitenansicht)
4:
schematische dreidimensionale Ansicht von einzelnen, durch beispielsweise
Brennen mit einem Laser erhaltenen säulenartigen Punkten der Oberfläche der
erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung
5:
schematische Darstellung der Ansteuerung einzelner Punkte der Oberfläche der
erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung
mit einem ein Reagens enthaltenden Lösungstropfen
6:
beispielhafte Dimensionen eines beispielsweise durch Brennen mit
einem Laser aus einer mikroporösen
Membran erhaltenen Punkts der Oberfläche der erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung
7:
Beispiel einer Gestaltung und Anordnung von Punkten in der Oberfläche der
erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung
8:
Beispiel der Aufbringung einer Testprobe auf die Punkte einer erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung.
Die erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
weisen zahlreiche Zonen mit einer sich darauf befindlichen porösen oder
mikroporösen
Struktur auf, die voneinander durch das beispielsweise mit dem Laser
erzeugte Linienmuster getrennt sind. Die Zonen können dabei jede gewünschte geometrische Form
aufweisen, z.B. eine quadratische, rechteckige, runde, ovale, dreieckige
etc., wobei auch mehr als eine geometrische Form auf dem Mikroarray
vorhanden sein kann. Dadurch wird es möglich, jede gewünschte Anordnung
von Zonen auf dem Mikroarray zu verwirklichen, z.B. eine wie in
den 7 und 8 gezeigte Anordnung von
Dreiecksflächen 1, 2 und 3 in enger
Nachbarschaft, die eine wie in 8 gezeigte Aufbringung
einer Testprobe an den in nächster
Nähe zueinander
gelegenen Spitzen der Dreiecksflächen gestattet.
Normalerweise werden die Zonen durch beispielsweise die Laserbehandlung
der mikroporösen
Membran so voneinander getrennt, daß kein Stoff- oder Informationsaustausch
(sogenannter Cross-Talk) zwischen ihnen stattfindet. Es kann jedoch
auch durch geeignete Steuerung des Laserstrahls bewirkt werden,
daß Zonen
nicht völlig
voneinander getrennt werden, sondern ein begrenzter Stoffaustausch
zwischen verbleibenden Poren, die nicht durch Schmelzen bzw. Wegbrennen
des Membranmaterials beseitigt wurden, stattfinden kann.
Die Ausbildung der nicht-porösen Bereiche bzw.
Bereiche mit verminderter Porosität, mit Hilfe deren die porösen Zonen
voneinander getrennt werden, kann auf vielfältige Weise geschehen und ist nicht
besonders beschränkt.
Vielmehr ist sie insbesondere abhängig von der Art und den Dimensionen der
gewünschten
nicht-porösen
Bereiche bzw. Bereiche mit verminderter Porosität und von der Art des verwendeten
porösen
Materials.
Die nicht-porösen Bereiche bzw. Bereiche mit
verminderter Porosität
können
beispielsweise mechanisch durch Anbringen von Schnittlinien, durch Fräsen, Gravieren,
Stanzen, durch Zusammenpressen, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur,
durch Stanzen etc. erzeugt werden. Das poröse Material kann jedoch auch
auf physikalischem Wege, beispielsweise durch Schmelzen des Materials
an den vorbestimmten Stellen oder auf chemischem Wege, beispielsweise
durch Ätzen
oder durch gezielte chemische Reaktion, gegebenenfalls durch Zugabe
von Stoffen, die mit dem Matrixmaterial reagieren können, so
verändert
werden, daß keine
Poren mehr zurückbleiben
oder die Porosität
vermindert wird.
Insbesondere zur Herstellung feiner
und komplexer Strukturen hat sich die Anwendung der Lasertechnik
als vorteilhaft erwiesen.
Die erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
weisen eine poröse
oder mikroporöse
Oberfläche
auf, die durch entsprechende Behandlung, z.B. durch eine Laserbehandlung
in winzige, dreidimensionale, poröse oder mikroporöse Zonen
unterteilt wurde. Eine mikroporöse
Membran z. B. besitzt ein sehr großes Verhältnis zwischen innerer und äußerer Oberfläche. Eine
typische, in der Mikrofiltration eingesetzte Membran weist eine
innere Oberfläche, d.h.
eine Oberfläche
der Wandungen der Poren, von etwa 100 bis 400 cm2,
bezogen auf einen Quadratzentimeter äußere Oberfläche der Membran auf. Dies bedeutet,
daß eine
Membran im Vergleich mit einer glatten Oberfläche (z.B. eines Glassubstrats, einer
Kunststofffolie oder einer Siliziumdioxidobertläche) ein Vielfaches an spezifischem
Reagens an ihrer Oberfläche
binden kann. Damit können
erfindungsgemäß wesentlich
höhere
Konzentrationen an spezifischen Reagenzien bzw. größere Mengen
an z.B. Peptid, Protein oder DNA pro Oberflächeneinheit des Mikroarrays
bereitgestellt werden, wobei das Reagens zudem gleichmäßig über die
gesamte mikroporöse
Struktur verteilt ist und somit an jeder Stelle der Zone für eine Reaktion
zur Verfügung
steht.
Mit den erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
können
nun auch solche bereitgestellt werden, die eine Reihe von chemisch
unterschiedlichen Oberflächen
aufweisen, wie z.B. Oberflächen mit
Ionenaustauschgruppen oder funktionellen Gruppen, wie basische und/oder
saure Gruppen, die eine spezifische Adsorption oder Ausbildung kovalenter Bindungen
an verschiedenste Biomoleküle
gestatten. Aufgrund der vorzugsweise mikroporösen Struktur der Zonen der
erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
absorbieren diese eine abzuscheidende Substanz bereitwillig, ohne
daß hydrophile Gruppen
in das Target eingebracht werden müssen. Es wird außerdem gewährleistet,
daß kein
Cross-Talk zwischen den Zonen stattfindet, auch wenn die Zonen in
hoher Dichte auf dem Mikroarray angeordnet sind.
Da größere Mengen an Substanz auf
den erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen abgeschieden
werden können,
wird deren Erfassung mit beispielsweise CCD-Kamerasystemen (charged
coupled device-camera systems) erleichtert. Durch die erhöhte Konzentration
an Zielsubstanz, die sich aus der größeren aufnehmbaren Menge ergibt,
erhält man
ein besseres Signal- Rauschverhältnis zwischen dem
Signal und dem Hintergrund bzw. dem Signal und dem Rauschen.
Mit Hilfe einer exakten Steuerung
des Laserstrahls oder mit einer photographischen Maske kann jedes
gewünschte
Muster in die Membran eingebrannt werden, z.B. ein wie in 3 gezeigtes regelmäßiges Muster
von Quadraten oder Rechtecken. Somit können auch komplizierteste Strukturen
und Muster in einem Arbeitsschritt auf der Oberfläche des Mikroarrays
verwirklicht werden.
Es kann dabei so vorgegangen werden,
daß zunächst das
vorbestimmte Muster mit dem Laser in die mikroporöse Membran
eingebrannt wird und danach die Substanzen) auf den einzelnen Zonen
abgeschieden bzw. abgelagert wird bzw. werden. Es kann aber auch
in umgekehrter Reihenfolge gearbeitet werden oder das Einbrennen
des Musters und das Abscheiden der Substanzen erfolgen gleichzeitig bzw.
in paralleler Arbeitsweise.
Mit den erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
können
mikroporöse
Zonen realisiert werden, die Flüssigkeitsproben
im Nanoliter- bis Mikroliterbereich aufnehmen können, wobei mikroporöse Zonen
mit einer Grundfläche
im Mikrometer-Bereich, beispielsweise einer quadratischen Grundfläche von 80 μm Seitenlänge erzeugt
werden können.
Der Abstand zwischen den Zonen kann dabei noch geringer sein, z.B.
40 μm. Bei
Verwendung von z.B. mikroporösen
Membranen mit einer Dicke im Bereich von 10 μm bis zu 500 μm lassen
sich entsprechende Dicken der Zonen nach der Laserbehandlung erzielen,
wobei die Grundfläche
naturgemäß in einem
sinnvollen Verhältnis
zur Dicke der Zonen entstehen sollte. So wird bei mikroporösen Membranen
eine Mindestseitenlänge
der Zonen von etwa einem Drittel der Membrandicke angenommen. Bei
einer quadratischen Grundfläche
von 80 μm
Seitenlänge
der Zone ist beispielsweise eine Dicke von 140 μm ohne weiteres realisierbar,
wie dies in 6 dargestellt
ist. Sofern die erfindungsgemäße Mikroarray-Vorrichtung
einen Träger
aufweist, liegt die Dicke der Gesamtvorrichtung, bestehend aus dem
porösen
bzw. mikroporösen
Material und dem Träger,
im Bereich von 100 μm bis
4 mm, vorzugsweise 200 μm bis
3 mm und mehr bevorzugt 300 μm
bis 2 mm.
Als poröse oder mikroporöse Membranen, die
für die
Herstellung der Mikroarray-Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, kommen grundsätzlich alle
polymeren, porösen
oder mikroporösen
Membranen in Frage, beispielsweise Membranen auf Basis von Polyamiden
(wie Nylon), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethersulfonen (PES),
Polysulfonen (PS), Polycarbonaten, Polypropylen (PP), Zelluloseacetat,
Zellulosenitrat, regenerierte Zellulose mit chemisch modifizierter
Oberfläche etc.
oder Gemischen davon, wobei Membranen auf Basis von Zelluloseacetat,
Zellulosenitrat oder regenerierter Zellulose mit chemisch modifizierter
Oberfläche
bevorzugt sind.
Als Beispiele für die vorstehend genannten chemisch
modifizierten Membranen können
regenierte Zellulosemembranen genannt werden, in die gezielt funktionelle
Gruppen, wie Aldehyd-, Epoxy-, Sulfonsäure-, Carbonsäure-, quarternäre Ammonium-
und/oder Diethylammoniumgruppen, eingeführt werden. Aufgrund der funktionellen
Gruppen bzw. den eingeführten
ionischen Ladungen werden Peptide, Proteine oder Nukleinsäuren, z.B.
DNA, reversibel oder kovalent (z.B. bei Aldehyd- und Epoxy-modifizierten
Membranen) gebunden. Durch eine weitere Voraktivierung lassen sich
auch selektive partielle reaktive Gruppen erzeugen, indem beispielsweise
eine regenerierte Zellulosemembran nach der Strukturierung durch
oxidative Agentien (z.B. I2) zum entsprechenden
Aldehyd oxidiert wird.
Die erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtungen
können
beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden.
Eine bereits vorgefertigte mikroporöse Membran
wird entweder als solche verwendet oder auf einen anorganischen
oder organischen Träger
laminiert. Als organische Träger
können
grundsätzlich alle
polymeren Filme verwendet werden. Vorzugsweise ist der Träger als
eine Platte, insbesondere aus PVC, ausgebildet. Danach wird beispielsweise
mit einem Laser das vorbestimmte gewünschte Muster an Linien oder
Flächen
in die mikroporöse
Membran eingebrannt. Dabei kann die Intensität des Laserstrahls so eingestellt
werden, daß der
Laserstrahl die mikroporöse
Struktur der Membran an den vom Laserstrahl getroffenen Stellen
vollständig
zerstört,
wodurch nur hydrophobe, geschwärzte
Bahnen bis hinunter auf die molekulare Ebene zurückbleiben, die jeglichen Flüssigkeitstransport
zwischen den entstehenden Zonen verhindern. Die Intensität des Laserstrahls
und/oder die Bestrahlungsdauer kann jedoch auch so eingestellt werden,
daß die
mikroporöse Struktur
der Membran nur bis zu einer gewissen Tiefe zerstört wird,
so daß einer
Verbindung der gebildeten Zonen noch in vorbestimmter, eingeschränkter Weise für einen
Stofftransport aufrechterhalten bleibt.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel
weiter erläutert.