NL1027931C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een chemische inrichting. - Google Patents

Description

>1 ·

Werkwijze voor het vervaardigen van een chemische inrichting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een chemische inrichting, welke omvat het aanbrengen van oplosbaar reagens op een substraat .

5 Een dergelijke werkwijze is in het vak algemeen be kend, bijvoorbeeld voor de vervaardiging van substraten met een array van putjes, in welke putjes later een assay wordt uitgevoerd. Daarbij worden veelal in verschillende putjes verschillende assays uitgevoerd.

10 Tijdens een of meer handelingen voor, tijdens of na het uitvoeren van de assay ( bijvoorbeeld op de wijze als beschreven in internationale octrooiaanvrage PCT/NL02/00737) kunnen reagentia of reactieproducten van het ene putje in het andere terecht komen waardoor cross-contamination optreedt.

15 Hierdoor wordt de betrouwbaarheid van de uitgevoerde assays in gevaar gebracht.

De onderhavige uitvinding beoogt een werkwijze van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen waarbij overdracht van reagentia van een putje naar een ander putje ge-20 heel of gedeeltelijk wordt voorkomen.

Hiertoe wordt de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat op het oplosbare reagens een deklaag wordt aangebracht of een oplossingsvertragend middel met het· reagens wordt gemengd alvorens dit mengsel op een substraat 25 wordt aangebracht.

De deklaag voorkomt of vertraagt de afgifte van het oplosbare reagens nadat op de deklaag een (monster)oplossing is aangebracht. In geval van vertraging is het wenselijk dat het reagens oplost en mengt met de (monster)oplossing in min-30 der dan 1 minuut en bij voorkeur in een paar seconden, bijvoorbeeld tussen 1 en 30 seconden, zodat het assay in een acceptabele tijd en op een reproduceerbare wijze kan worden uitgevoerd. Hierdoor wordt de overdracht van reagens-bevattende vloeistof naar een volgende plaats waar een reac-35 tie wordt uitgevoerd beperkt. Ofschoon de reacties in opeenvolgende putjes veelal verschillend zullen zijn, zou een 1027931 ^_ 1 « 2 overdracht van reagens naar een volgende plaats waar een reactie wordt uitgevoerd toch kunnen storen. Dit kan bijvoorbeeld door beïnvloeding van de daar uitgevoerde reactie, of doordat gevormde producten tijdens de uitlezing storen. In de 5 onderhavige aanvrage wordt onder een deklaag een deklaag verstaan die op enigerlei wijze de afgifte van het oplosbare reagens remt en, bijvoorbeeld na contact met een vloeistof waarin de reactie wordt uitgevoerd, poriën of scheuren kan vormen waarlangs het reagens dan in de vloeistof terechtkomt. 10 Bijvoorbeeld kan de deklaag als erodeerbare deklaag worden aangeduid.

Volgens een voorkeursuitvoering vormt de deklaag een volledige barrière welke op het moment van analyse verbroken wordt middels bijvoorbeeld UV straling of een kortdurende 15 temperatuurverhoging zodat op een gedefinieerd tijdstip al het reagens instantaan oplost en snel mengt met de (monster) oplossing.

Echter, volgens een voorkeursuitvoering is de erodeerbare deklaag een oplosbare deklaag.

20 Hiermee kan een volledige blootstelling van reagens- oppervlak aan de vloeistof waarin het reagens moet oplossen worden bereikt.

Verder is de vertraging van het oplossen zeer nauwkeurig en reproduceerbaar instelbaar, bij verder gelijkblij-25 vende omstandigheden (zoals temperatuur en oplosmiddel).

Ofschoon het mogelijk is reagensdeeltjes te coaten en de gecoate deeltjes op het substraat aan te brengen, geniet het de voorkeur dat de deklaag op het oplosbare reagens wordt aangebracht nadat het oplosbare reagens op het sub-30 straat is aangebracht.

Aldus kan eenvoudiger een goede hechting aan het substraat worden bereikt.

Ofschoon het denkbaar is dat het reagens op een vlak substraat wordt aangebracht, geniet het de voorkeur als het 35 oplosbare reagens en de deklaag in een putje van de inrichting worden aangebracht.

Aldus kan een nauwkeuriger reactievolume worden gerealiseerd, en kan diffusie van reagens en reactieproducten 1027931 1 ‘ 3 worden beperkt, hetgeen de nauwkeurigheid van de assay verhoogt .

Voorts heeft het de voorkeur dat, teneinde de deklaag te vormen, een oplossing wordt verstoven welke een op-5 losmiddel bevat dat geheel of grotendeels verdampt is voordat deklaagmateriaal op de reagensspots belanden.

Hiermee wordt voorkomen dat het oplosmiddel het reagens aantast en chemisch inactiveert. Tevens wordt hiermee voorkomen dat de reagensspot van vorm verandert.

10 Verder heeft het de voorkeur in de werkwijze volgens de uitvinding dat een polymeer wordt opgelost waarna de poly-meeroplossing middels electrospinning in de vorm van zeer dunne polymeervezels op de reagensspots wordt aangebracht.

In geval van hydrofiele oplossingen en reagens kan 15 bijvoorbeeld het hydrophobe polyurethaan, Chi of Ethyl- cyanoëthylcellulose in de vorm van 200 - 500 nanometer dikke vezels worden opgebracht zoals beschreven in het Journal of Applied Polymer Science, Vol. 91 (2004), blz. 242-246 getiteld Electrospinning of Ethyl-Cyanoethyl Cellulo-20 se/Tetrahydrofuran Solutions.

In geval van hydrophobe oplossingen en reagensmate-riaal kan bijvoorbeeld het hydrofiele polyetheenoxide bij voorkeur in de vorm van 100 - 500 nanometer dikke vezels worden opgebracht zoals beschreven in Polymer, vol. 45 (2004), 25 blz. 2959-2966 getiteld The effects of solution properties and polyelectrolyte on electrospinning of ultrafine po-ly(ethylene oxide) fibers.

Voorts heeft het de voorkeur in de werkwijze volgens de uitvinding dat het oplosmiddel zover wordt verdampt dat 30 vaste deeltjes op het substraat worden aangebracht.

Voorts heeft het de voorkeur dat de erodeerbare deklaag zetmeel of zetmeelderivaat, een cellulosederivaat, een suiker of een polyalkyleenglycol omvat.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werk-35 wijze voor'het uitvoeren van een assay. Deze werkwijze voor het uitvoeren van een assay wordt gekenmerkt, doordat een inrichting vervaardigd volgens de uitvinding wordt gebruikt, 1027931 > · 4 waarbij een te analyseren vloeistof in het putje wordt gebracht en het putje met een afdekmiddel wordt afgesloten.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de werkwijze volgens de uitvinding voor het vervaardigen van 5 een chemische inrichting gekenmerkt doordat een polymeerop-lossing, bij voorkeur door middel van elektrospinning, in de vorm van zeer dunne polymeervezels op de reagensspots wordt aangebracht. Met name door middel van elektrospinning kunnen zeer fijne polymeerdraden worden gevormd die als een schei-10 dende laag op de reagensspots kunnen worden aangebracht.

Hierdoor wordt voorkomen dat oplosmiddel in contact geraakt met de reagensspots.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de uitvinding gekenmerkt doordat meerdere lagen reagens en 15 polymeervezels om en om op een substraat worden aangebracht, teneinde menging tussen de verschillende reagenslagen te voorkomen. Elke laag polymeervezels scheidt de aan de beide zijden van die laag polymeervezels gelegen reagenslaag van elkaar.

20 Volgens nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt deze werkwijze gekenmerkt doordat de polymeerdeklaag wordt geërodeerd door middel van bestraling met bijvoorbeeld ultraviolet licht of door middel van blootstelling aan een kortdurende temperatuurverhoging, teneinde de deklagen op te 25 breken en de reagenslagen met elkaar in contact te brengen.

Op deze wijze kan op elk gewenst tijdstip een reactie tussen reagenslagen worden gestart. Door polymeerlagen van verschillende soorten afwisselend tussen nader te bepalen reagenslagen aan te brengen is het eventueel mogelijk om door inwer-30 king met een methode waar een eerste polymeer mee wordt afgebroken, een gewenste polymeerlaag af te breken. De aan weerszijden van die afgebroken polymeerlagen gelegen reagentia zullen dan met elkaar kunnen reageren. Een andere polymeerlaag die niet gevoelig is voor een dergelijke methode zal in 35 stand blijven en de aan weerszijden gelegen reagentia van elkaar blijven scheiden. Op een ander te bepalen tijdstip kan vervolgens die andere polymeerlaag worden opgebroken door 1 02793 1 • * 5 middel van een andere geschikte methode, waardoor een opvolgende reactie tussen reagenslagen kan plaatsvinden.

Tenslotte wordt de werkwijze zoals hiervoor genoemd gekenmerkt, doordat een deklaag in een array van putjes, of 5 over slechts een deel daarvan, wordt aangebracht door middel van bij voorkeur elektrospinning, en waarbij een masker over de array van putjes wordt geplaatst teneinde te voorkomen dat de ruimtes tussen de putjes bedekt worden met polymeervezels. Op deze manier kunnen ook putjes van meerdere arrays gelijk-10 tijdig worden voorzien van een polymeer deklaag. Het masker wordt, na het aanbrengen van de polymeer deklaag, van de array verwijderd.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal figuren worden besproken.

15 Figuur 1 toont een zijaanzicht van een inrichting om een assay uit te voeren volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 2 toont een zijaanzicht van de werkwijze waarbij polymeervezels aangebracht worden op reagensspots middels electrospinning.

20

In figuur 1 wordt een substraat getoond, waarin putjes 2 zijn geëtst. In deze putjes 2 zijn reagensspots 3 aangebracht. Vervolgens is op elke reagensspot een deklaag van polymeervezels 4 aangebracht. Een oplossing 5, bijvoorbeeld 25 een monsteroplossing, is in de putjes aangebracht, waarna de putjes zijn afgedekt door een transparant dekplaatje 6 ter voorkoming van verdamping tijdens het meten van de assay.

Het aanbrengen van de oplossing 5 kan bijvoorbeeld plaatsvinden door middel van de werkwijze die staat beschre-30 ven in de internationale octrooiaanvrage met aanvragenummer PCT/NL02/00737.

Door middel van een peltier element 7, of door middel van bestraling van de polymeervezels met bijvoorbeeld ultraviolet licht 8 wordt de deklaag van polymeervezels verbro-35 ken en zal de reagensspot mengen met de oplossing 5.

In figuur 2 wordt een substraat 1 getoond waarin putjes 2 zijn geëtst. In de putjes 2 zijn reagensspots 3 aangebracht, in overeenstemming met de manier zoals hiervoor is 1027931 t · 6 besproken onder verwijzing naar figuur 1. Op het substraat 1 wordt een masker 10 geplaatst. Dit gebeurt zodanig dat de openingen 11 samenvallen met de putjes 2, zodat de ruimtes tussen de putjes 2 niet worden bedekt met polymeervezels.

5 Vervolgens wordt de polymeeroplossing 13 door een capillair 12 gepompt. Door middel van elektrospinning ontstaan vezels met een dikte van 100 tot 1000 nanometer. Op elke reagensspot worden polymeervezels 14 aangebracht, totdat de polymeerlaag dicht genoeg is om een barrière tegen de later aan te brengen 10 oplossing 5, bijvoorbeeld een monsteroplossing, te vormen.

Het opbreken van de polymeerlaag kan worden uitgevoerd in overeenstemming met de methodes zoals genoemd onder verwijzing naar figuur 1.

De uitvinding is niet beperkt tot de onder verwij-15 zing naar de figuren gegeven uitvoeringsvorm. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies. Voorts is een vakman eenvoudig in staat om wijzigingen in de uitvoeringsvormen aan te brengen, welke alle echter worden geacht binnen de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding te 20 vallen.

1027931

Claims (11)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een chemische inrichting, welke omvat het aanbrengen van een oplosbaar reagens op een substraat, met het kenmerk, dat de oplosbaarheid van het reagens vertraagd wordt of geheel wordt voorkomen 5 door of het toevoegen van een oplosbaarheid vertragende substantie of het aanbrengen van een of meerdere deklagen op het reagens.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deklaag op het reagens wordt aangebracht nadat het op- 10 losbare reagens op het substraat is aangebracht.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat het reagens en de deklaag in een putje van de inrichting worden aangebracht.

4. Werkwijze volgens één of meerdere voorgaande con- 15 clusies, met het kenmerk, dat een oplossing wordt verstoven welke een oplosmiddel bevat, en het oplosmiddel ten minste deels wordt verdampt voordat door verstuiven gevormde druppeltjes op het substraat worden aangebracht.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, 20 dat het oplosmiddel zover wordt verdampt dat vaste deeltjes op het substraat worden aangebracht.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de erodeerbare deklaag zetmeel of zet-meelderivaat, een cellulosederivaat, een suiker of een poly- 25 alkyleenglycol omvat.

7. Werkwijze voor het uitvoeren van een assay, met het kenmerk, dat een inrichting vervaardigd volgens één van de conclusies 1 tot 6 wordt gebruikt, waarbij een te analyseren vloeistof in het putje wordt gebracht en vervolgens het 30 putje met een afdekmiddel wordt afgesloten.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een polymeeroplossing middels electrospinning in de vorm van zeer dunne polymeervezels op de reagens spots wordt aangebracht.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, 1027931 t I met het kenmerk, dat meerdere lagen reagens en polymeervezels om en om op een substraat kunnen worden opgebracht teneinde menging tussen de verschillende reagenslagen te voorkomen.

10. Werkwijze volgens conclusies 8 en 9, met het 5 kenmerk, dat de (polymeer)deklaag wordt geërodeerd middels bestraling met bijvoorbeeld UV of dat de (polymeer)deklaag, reagens en oplossing(en) worden blootgesteld aan een kortdurende temperatuurverhoging, teneinde de deklagen op te breken en de reagenslagen met elkaar in contact te brengen.

11. Werkwijze volgens conclusies 1 en 8, met het kenmerk, dat een deklaag in een array van putjes, of in een deel daarvan, wordt aangebracht middels bijvoorkeur electros-pinning en waarbij een masker over de array van putjes wordt geplaatst om te voorkomen dat de ruimtes tussen de putjes be-15 dekt worden met polymeervezels. 1027931