RU2424322C2 - Diagnostic test and set for detecting biomolecules - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: test for medical, veterinary and food diagnosis, criminalistics and monitoring the environment is in form of a multi-chip consisting of not less than two biochips, having clusters with probes, and a bearing element. The multi-chip is made from separate elements or from a common plate and an upper and/or lower flexible multi-layer, attached to the upper and/or lower surface of an intermediate planar layer, respectively. The test also comprises a covering sheet which is attached to the upper layer of the multi-chip, as well as a protective sheet on the outer surface of which there is: an identifier, the address of the sensor and the address of the recipient. The set has a container in which the described test is placed, a solid carrier with software, made in form of a compact disc or flash memory, information material and a holder of separate biochips, a container with a set of reagents for performing hybridisation, a container with test substances for checking the quality of hybridisation solutions and a container with biologically active substances as positive control.

EFFECT: invention increases efficiency of diagnosis owing to parallel processing of multiple biochips, enables protection of the working surface of the multi-chip during transportation and storage and improving quality of analysis during constant monitoring of working capacity of basic components of the system.

5 cl, 8 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Изобретение относится к области изготовления диагностических тестов и наборов на основе мультичипов, состоящих из множества биочипов, которые могут быть использованы в качестве диагностических средств в области медицины, биотехнологии, защиты окружающей среды криминалистике, пищевой промышленности и ветеринарии.The invention relates to the field of manufacturing diagnostic tests and kits based on multichips, consisting of many biochips that can be used as diagnostic tools in the field of medicine, biotechnology, environmental protection, forensics, food industry and veterinary medicine.

Уровень техникиState of the art

В области медицины известны наборы или диагностические тесты, которые адаптированы к одному типу измерений, например к анализу крови [1-4]. Такие устройства позволяют пересылать тесты с помощью почты. К недостатку известных устройств можно отнести невозможность применения таких тестов для формирования диагностических тестов с большим количеством параметров.In the field of medicine, kits or diagnostic tests are known that are adapted to one type of measurement, for example, to a blood test [1-4]. Such devices allow you to forward tests using mail. The disadvantage of the known devices is the impossibility of using such tests to form diagnostic tests with a large number of parameters.

Известно большое количество технических решений, касающихся применения для диагностики биочипов, в которых в качестве зондов, размещенных на поверхности биочипа, используют нуклеиновые кислоты, белки, антитела, антигены, клетки и ткани.A large number of technical solutions are known regarding the use for the diagnosis of biochips, in which nucleic acids, proteins, antibodies, antigens, cells and tissues are used as probes located on the surface of the biochip.

В настоящее время применение биочипов осуществляется в разных областях диагностики, включая медицину, пищевую промышленность, контроль состояния окружающей среды. Известно большое число фирм-производителей биочипов, сформированных на основе стандартных стеклянных биочипов.Currently, the use of biochips is carried out in various areas of diagnostics, including medicine, food industry, environmental monitoring. There are a large number of manufacturers of biochips formed on the basis of standard glass biochips.

Однако производство биочипов, их транспортировка и хранение сталкивается с необходимостью проведения множества операций с отдельными индивидуальными слайдами, из которых изготавливают биочипы. Это касается размещения слайдов в устройства для промывки, сушки, модификации поверхности, установки слайдов на рабочем столе робота для печати зондов на поверхности биочипа, установки биочипов в устройства для гибридизации и установки биочипов в сканеры для анализа полученных результатов. Таким образом, изготовление индивидуальных биочипов и проведение на их основе диагностики представляют собой многоступенчатый процесс, а экономия времени и других ресурсов на любом из этапов приводит к существенному снижению затрат.However, the production of biochips, their transportation and storage is faced with the need to conduct many operations with individual individual slides, from which biochips are made. This applies to placing slides in devices for washing, drying, surface modification, installing slides on the robot desktop for printing probes on the surface of the biochip, installing biochips in hybridization devices, and installing biochips in scanners to analyze the results. Thus, the manufacture of individual biochips and diagnostics based on them are a multi-stage process, and saving time and other resources at any stage leads to a significant reduction in costs.

Одним из ответственных этапов диагностики является этап гибридизации, от качества проведения которой зависит результат диагностики. В большинстве известных вариантов конструкций устройств для гибридизации в качестве основного элемента устройства используют стандартные микроскопические биочипы или микроплаты.One of the crucial stages of diagnosis is the hybridization stage, on the quality of which the diagnostic result depends. In most known variants of hybridization device designs, standard microscopic biochips or microplates are used as the main element of the device.

Известны подходы, в которых используют принцип интегрирования индивидуальных биочипов на общий мультичип, что позволяет повысить эффективность проведения отдельных этапов изготовления партии биочипов, или повысить эффективность гибридизации, или проводить параллельный скрининг множества биочипов [5-7]. В качестве носителя мультичипа используют гибкую или твердую подложку [8-10]. В данных изобретениях конечным продуктом является не диагностический тест, а конкретный биочип, ориентированный либо на диагностику ДНК, либо на белковую диагностику.Known approaches that use the principle of integrating individual biochips into a common multichip, which can increase the efficiency of individual stages of manufacturing a batch of biochips, or increase the efficiency of hybridization, or conduct parallel screening of many biochips [5-7]. A flexible or solid substrate is used as a multichip carrier [8-10]. In these inventions, the end product is not a diagnostic test, but a specific biochip oriented either to DNA diagnostics or to protein diagnostics.

К недостатку известных решений можно отнести ограничения, связанные с необходимостью отделения отдельных биочипов от общего массива с множеством биочипов и установки отдельных биочипов в держатели для мультичипов с гибкой основой [9, 10] или с необходимостью разборки мультичипа для проведения сканирования результатов, полученных после гибридизации [6].A disadvantage of the known solutions is the limitation associated with the need to separate individual biochips from a common array with many biochips and install individual biochips in holders for multichips with a flexible base [9, 10] or with the need to disassemble the multichip to scan the results obtained after hybridization [ 6].

Для того чтобы получить результат диагностики, необходимо осуществить упаковку приготовленных биочипов и их транспортировку к пользователю. Вопросам пересылки и хранения биочипов отводится недостаточное внимание. Известно, что после изготовления биочипы упаковывают в заклеенный контейнер [11] или используют дополнительные устройства в качестве держателя и крышки для упаковки [12].In order to obtain a diagnostic result, it is necessary to pack the prepared biochips and transport them to the user. Insufficient attention is given to the transfer and storage of biochips. It is known that after manufacturing biochips are packed in a sealed container [11] or additional devices are used as a holder and a cover for packaging [12].

В настоящее время слайды для приготовления биочипов хранят и рассылают в специальных коробках [13]. Микрочипы с большой плотностью распространяются в отдельных держателях [14]. Биочипы, содержащие относительно низкую плотность нанесения зондов, например биочипы для измерения наличия генно-модифицированных продуктов [15], распространяются в специальных коробках. К недостатку хранения и транспортировки биочипов в коробках относится сложность поиска и использования биочипов, приготовленных в одной партии и в одних условиях, поскольку обычно биочипы маркируются одним типом штрихкода и не включают данные о номере партии и условиях приготовления.Currently, slides for the preparation of biochips are stored and sent in special boxes [13]. High density microchips are distributed in separate holders [14]. Biochips containing a relatively low density of application of probes, for example biochips for measuring the presence of genetically modified products [15], are distributed in special boxes. The disadvantage of storing and transporting biochips in boxes is the difficulty in finding and using biochips prepared in one batch and under the same conditions, since biochips are usually labeled with one type of barcode and do not include data on the batch number and cooking conditions.

Известны наборы, в состав которых кроме реактивов, необходимых для обработки образца и для создания гибридизационной смеси, входят отдельные биочипы, например [16, 17], в которых в набор входят контейнеры для рестрикционных ферментов, праймеры для ПЦР, несколько меток, вещества для формирования раствора для гибридизации, а также биочип с иммобилизованными зондами. Некоторые наборы дополнительно содержат инструкции по проведению диагностики [18, 19].Kits are known which, in addition to the reagents needed to process the sample and to create a hybridization mixture, include separate biochips, for example [16, 17], which include containers for restriction enzymes, primers for PCR, several labels, substances for forming hybridization solution, as well as a biochip with immobilized probes. Some kits additionally contain diagnostic instructions [18, 19].

Наиболее близким к настоящему изобретению относится техническое решение [12], в соответствии с которым хранение и транспортировку биочипов осуществляют в комбинированных устройствах. В устройствах чипы размещены на отдельных держателях, установленных на время хранения и транспортировки в устройство для гибридизации, в качестве которого используют микроплаты. Биочипы, размещенные на отдельных держателях, содержат 8 отдельных пластин с иммобилизованными на них зондами. Причем геометрические размеры пластин не превышают стандартных размеров ячеек, входящих в стандартные мультиплаты для проведения иммуноферментного анализа. Таким образом, для проведения гибридизации в плате, содержащей 96 лунок, используют двенадцать отдельных биочипов, размещенных на специальных держателях. При транспортировке биочипы устанавливают в мультиплату, которую в свою очередь закрепляют в поддоне и накрывают крышкой.Closest to the present invention relates to a technical solution [12], in accordance with which the storage and transportation of biochips is carried out in combined devices. In the devices, the chips are placed on separate holders installed for the duration of storage and transportation to the hybridization device, which is used as microcards. Biochips placed on separate holders contain 8 separate plates with probes immobilized on them. Moreover, the geometric dimensions of the plates do not exceed the standard cell sizes included in the standard multiplates for enzyme-linked immunosorbent assay. Thus, to conduct hybridization in a board containing 96 holes, twelve separate biochips placed on special holders are used. During transportation, biochips are installed in a multiplate, which, in turn, is fixed in a pallet and covered with a lid.

Применяемые держатели биочипов не обеспечивают возможность сканирования результатов диагностики в сканерах, работающих со стандартными слайдами, и требуют разработки новых сканеров. Кроме того, биочипы, приклеенные к держателю, не предназначены для измерения результата диагностики при измерении пропускания светового потока, поскольку пластины приклеены слоем клея, который может повлиять на измеряемый результат.The used biochip holders do not provide the ability to scan diagnostic results in scanners that work with standard slides, and require the development of new scanners. In addition, biochips glued to the holder are not designed to measure the diagnostic result when measuring light transmission, since the plates are glued with a layer of glue, which can affect the measured result.

Одной из технических задач изобретения является разработка диагностического теста и набора на его основе, который бы позволил повысить эффективность проведения диагностики за счет параллельной обработки множества биочипов, размещенных в мультичипе, при проведении гибридизации и последующей диагностики.One of the technical objectives of the invention is the development of a diagnostic test and a set based on it, which would improve the efficiency of diagnostics by parallel processing of a lot of biochips placed in a multichip during hybridization and subsequent diagnostics.

Другой задачей изобретения является повышение эффективности и надежности работы диагностического теста за счет разработки многослойной конструкции, позволяющей защитить рабочую поверхность мультичипа при транспортировке и хранении.Another objective of the invention is to increase the efficiency and reliability of the diagnostic test by developing a multilayer structure that protects the working surface of the multichip during transportation and storage.

Следующей задачей изобретения является расширение функциональных возможностей теста, повышение качества анализа, снижение сроков и трудоемкости выполнения операций при постоянном контроле работоспособности основных компонентов системы.The next objective of the invention is to expand the functionality of the test, improving the quality of analysis, reducing the time and complexity of operations with constant monitoring of the health of the main components of the system.

Поставленные задачи решаются введением в диагностический тест дополнительных элементов, позволяющих: а) защитить рабочую поверхность биочипов, входящих в состав мультичипа, б) способствующих проведению гибридизации без предварительной разборки мультичипа на отдельные биочипы.The tasks are solved by introducing additional elements into the diagnostic test, which allow: a) to protect the working surface of the biochips that make up the multichip, b) to facilitate hybridization without first disassembling the multichip into individual biochips.

В соответствии с формулой изобретения одним из объектов изобретения является тест для медицинской, ветеринарной, пищевой диагностики, криминалистики и контроля окружающей среды, содержащий мультичип, в состав которого входят не менее двух индивидуальных биочипов, содержащих кластеры с зондами и прикрепленных к клеевому слою многослойной подложки, где в пределах рабочих зон биочипа иммобилизован, по меньшей мере, один тип белкового или нуклеотидного зонда, который содержит: а) несущий планарный элемент, прикрепленный к многослойной подложке с помощью нанесенного на нее клеевого слоя, б) многослойный лист для формирования гибридизационных зон, который приклеен к поверхности биочипов и несущего планарного элемента и имеет отверстия, положение которых совпадает с положением кластеров с зондами, в) покрывной лист, верхний и нижний защитные листы, имеющие по периметру клеевой слой для крепления защитного листа к покровному листу и многослойной подложке соответственно и снабженные разделительными наклейками, прикрепленными к одному из углов защитного листа. При этом многослойная подложка выполнена сплошной или имеет отверстия, положение которых совпадает с положением отверстий в многослойном листе, а покрывной лист размещен над многослойным листом, прикреплен к нему с помощью односторонней или двухсторонней клеящей ленты и снабжен прикрепленной к его углу разделительной наклейкой. Покрывной лист имеет прорези для отгиба элементов покрывного листа для обеспечения таким образом доступа к кластерам с зондами. На верхнем защитном листе дополнительно размещены идентификатор, адрес отправителя и адрес получателя.In accordance with the claims, one of the objects of the invention is a test for medical, veterinary, food diagnostics, criminalistics and environmental control, containing a multichip, which includes at least two individual biochips containing clusters with probes and attached to the adhesive layer of a multilayer substrate, where, within the working areas of the biochip, at least one type of protein or nucleotide probe is immobilized, which contains: a) a supporting planar element attached to a multilayer under using a glue layer applied to it, b) a multilayer sheet for the formation of hybridization zones, which is glued to the surface of biochips and a bearing planar element and has openings whose position coincides with the position of the clusters with probes, c) a cover sheet, upper and lower protective sheets having an adhesive layer around the perimeter for attaching the protective sheet to the cover sheet and the multilayer substrate, respectively, and provided with decal stickers attached to one of the corners of the protective sheet. In this case, the multilayer substrate is made continuous or has holes, the position of which coincides with the position of the holes in the multilayer sheet, and the cover sheet is placed above the multilayer sheet, attached to it with a single or double sided adhesive tape and provided with a separating sticker attached to its corner. The cover sheet has slots for bending the elements of the cover sheet to thereby provide access to the clusters with probes. The identifier, address of the sender and address of the recipient are additionally placed on the upper protective sheet.

Другой аспект изобретения направлен на создание набора для медицинской, ветеринарной, пищевой диагностики, криминалистики и контроля окружающей среды, в который входит контейнер, в котором размещены тесты, выполненные согласно первому объекту изобретения, твердый носитель с программным обеспечением, информационный материал и держатель индивидуальных биочипов, контейнер с набором реагентов для проведения гибридизации, контейнер с тестовыми веществами для проверки качества растворов гибридизации и контейнер с биологически активными веществами в качестве положительного контроля. При этом твердый носитель с программным обеспечением выполнен в виде компакт-диска, флеш-памяти.Another aspect of the invention is directed to the creation of a kit for medical, veterinary, food diagnostics, forensic science and environmental control, which includes a container that contains tests performed according to the first object of the invention, a solid medium with software, information material and holder of individual biochips, a container with a set of reagents for carrying out hybridization, a container with test substances for checking the quality of hybridization solutions, and a container with biologically active substances as a positive control. In this case, a solid medium with software is made in the form of a CD, flash memory.

Дополнительно в набор включены биочипы для контроля качества работы сканера, качества растворов гибридизации и работоспособности метки.Additionally, biochips are included in the kit to control the quality of the scanner, the quality of hybridization solutions, and the health of the tag.

Перечень чертежейList of drawings

На фиг.1 представлен изометрический вид теста и его компонентов.Figure 1 presents an isometric view of the test and its components.

На фиг.2 приведен вид расположения зон биочипа, входящего в мультичип.Figure 2 shows a view of the location of the zones of the biochip included in the multichip.

На фиг.3 приведен вид фрагмента мультичипа с двумя рядами биочипов.Figure 3 shows a fragment of a multichip with two rows of biochips.

На фиг.4 представлен вариант мультичипа, в котором чипы выполнены на отдельных твердых носителях в форме индивидуальных планарных биочипов. На фиг.4а представлен изометрический вид теста и его компонентов. На фиг.4б представлен фрагмент сечения мультичипа в собранном виде.Figure 4 presents a variant of a multichip, in which the chips are made on separate solid media in the form of individual planar biochips. On figa presents an isometric view of the test and its components. On figb presents a fragment of the cross section of the multichip in assembled form.

На фиг.5 представлен вариант, при котором слайды и несущий элемент формируют из массива твердой планарной пластины общей для биочипов и несущего элемента. На фиг.5а представлен изометрический вид теста и его компонентов. На фиг.5б представлен фрагмент сечения мультичипа в собранном положении.Figure 5 presents the option in which the slides and the supporting element are formed from an array of solid planar plate common to biochips and the supporting element. On figa presents an isometric view of the test and its components. On figb presents a fragment of the cross section of the multichip in the assembled position.

На фиг.6а-6б показаны варианты формирования прорезей на поверхности покрывного листа, с помощью которых осуществляется возможность отделения края элемента прижимного листа от поверхности биочипа.On figa-6b shows the options for the formation of slots on the surface of the cover sheet, with which it is possible to separate the edges of the element of the pressure sheet from the surface of the biochip.

На фиг.7а и 7б представлены два варианта крепления покрывного листа с помощью односторонней или с помощью двухсторонней ленты.On figa and 7b presents two options for attaching the cover sheet using a single-sided or using double-sided tape.

На фиг.8 представлен вид контейнера, в котором размещены тесты, твердый носитель с программным обеспечением информационный материал, держатель биочипов и биочипы для контроля диагностики.On Fig presents a view of the container in which the tests are placed, a solid medium with software information material, a holder of biochips and biochips for monitoring diagnostics.

Описание терминовDescription of terms

Под термином «диагностический тест» подразумевается устройство, содержащее мультичип, защитный лист и покрывной лист, причем покрывной лист закреплен на поверхности мультичипа и позволяет обеспечить параллельную гибридизацию без предварительной разборки мультичипа на отдельные биочипы.The term "diagnostic test" means a device containing a multichip, a protective sheet and a cover sheet, and the cover sheet is fixed to the surface of the multichip and allows for parallel hybridization without first disassembling the multichip into individual biochips.

Под термином «мультичип» подразумевается устройство, в состав которого входят, по крайней мере, два индивидуальных биочипа, выполненных на основе твердых носителей, по меньшей мере, одного несущего элемента и многослойной подложки, снабженной клеящим слоем. Общая поверхность мультичипа содержит не менее двух зон. В переделах основной зоны размещают твердые носители в форме слайдов для приготовления биочипов. В пределах несущей зоны мультичипа устанавливают несущие элементы мультичипа.The term "multichip" means a device, which includes at least two individual biochips made on the basis of solid media, at least one supporting element and a multilayer substrate provided with an adhesive layer. The common surface of the multichip contains at least two zones. Solid media in the form of slides for the preparation of biochips are placed in the redistribution of the main zone. Within the bearing zone of the multichip, the bearing elements of the multichip are installed.

Под термином «биочип» подразумевается твердый планарный элемент преимущественно прямоугольной формы, например, в виде индивидуальных слайдов или слайдов, выполненных из единого твердого носителя и закрепленных друг с другом на несущем элементе с возможностью отделения. В качестве материалов, из которых изготовлены биочипы, могут быть использованы полимеры, стекло, металл, слюда, керамика или их комбинации.By the term “biochip” is meant a solid planar element of a predominantly rectangular shape, for example, in the form of individual slides or slides made of a single solid carrier and fixed to each other on a supporting element with the possibility of separation. As the materials from which biochips are made, polymers, glass, metal, mica, ceramics, or combinations thereof can be used.

На выбор материала биочипа влияют их физико-механические свойства. Для биочипов, выполненных из полимерных материалов, одними из основных свойств являются термопластичность, возможность штамповки и формирования в расплавленном состоянии, возможность выдерживать температурные циклы при проведении гибридизации, стойкость к химическим реагентам, входящим в состав гибридизационной смеси и растворов для промывок. Полимеры выбирают из группы, состоящей из полиметилметакрилата, полибутилметакрилата, поливинилхлорида, поликарбоната, сополимеров метилметакрилата и/или сополимеров бутилметакрилата с другими мономерами, такими как стирол, акрилонитрил и др.The choice of biochip material is influenced by their physical and mechanical properties. For biochips made of polymeric materials, one of the main properties is thermoplasticity, the possibility of stamping and formation in the molten state, the ability to withstand temperature cycles during hybridization, and resistance to chemicals that are part of the hybridization mixture and washing solutions. The polymers are selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, copolymers of methyl methacrylate and / or copolymers of butyl methacrylate with other monomers, such as styrene, acrylonitrile, etc.

Как конструктивный элемент мультичипа биочип выполняет две функции. В соответствии с основной функцией биочип является носителем зондов, которые иммобилизуют на поверхность биочипа или на поверхность многослойного листа в границах рабочей зоны. Второй функцией, которую биочипы выполняют в качестве конструктивного элемента мультичипа, является функция крепления многослойного листа на поверхности биочипа для создания реакционных объемов. В этом случае биочип выполняет вспомогательную функцию твердого носителя для, по меньшей мере, одного гибкого многослойного листа.As a structural element of a multichip, a biochip performs two functions. In accordance with the main function, the biochip is a carrier of probes that are immobilized on the surface of the biochip or on the surface of a multilayer sheet within the boundaries of the working zone. The second function that biochips perform as a structural element of a multichip is the function of attaching a multilayer sheet to the surface of the biochip to create reaction volumes. In this case, the biochip performs the auxiliary function of a solid carrier for at least one flexible multilayer sheet.

В зависимости от требований диагностики размеры биочипов, на которых размещают зонды, могут быть меньше или больше стандартных стеклянных слайдов. Более предпочтительно использовать не только стандартные размеры индивидуальных чипов 25 мм × 75 мм, но и другие размеры. Например, для сокращения расходов на подготовку индивидуальных биочипов в составе мультичипа возможно использовать чипы, габариты которых составляют значение 12,5 мм × 75 мм, либо мини-чипы размером 25 мм × 37,5 м, либо 12,5 мм × 37,5 мм, либо другие размеры слайдов лежащие в пределах от 4 мм × 4 мм до 120 мм × 120 мм.Depending on the diagnostic requirements, the sizes of the biochips on which the probes are placed may be smaller or larger than standard glass slides. It is more preferable to use not only standard sizes of individual chips 25 mm × 75 mm, but also other sizes. For example, to reduce the cost of preparing individual biochips as part of a multichip, it is possible to use chips whose dimensions are 12.5 mm × 75 mm, or mini-chips 25 mm × 37.5 m in size, or 12.5 mm × 37.5 mm, or other slide sizes ranging from 4 mm × 4 mm to 120 mm × 120 mm.

Под термином «несущий элемент» подразумевается твердый плоский планарный элемент, который преимущественно выполнен в виде линейки, рамки или решетки. Несущий элемент конструкции предназначен для крепления, по меньшей мере, одного многослойного листа, на котором закреплены биочипы. В другом варианте биочипы непосредственно дополнительно прикреплены к несущему элементу с помощью перемычек. Несущий элемент выполняет дополнительные функции, связанные с изготовлением мультичипа, обеспечивая его крепление: а) в пространстве камер для промывок и сушки, б) на поверхности робота для печати зондов, в) на поверхности сканеров. Несущий элемент обеспечивает возможность установки на мультичипе и биочипе дополнительных защитных элементов в виде пленок, листов или пластин для защиты поверхности биочипов, мультичипов или индивидуальных чипов при длительном хранении. Дополнительные технологические отверстия в несущем элементе позволяют: а) группировать несколько мультичипов в виде папок, блокнотов, б) использовать технологические отверстия для автоматического перемещения мультичипа вдоль оси Y или оси Х на рабочем столе робота или сканера.The term "supporting element" means a solid planar planar element, which is mainly made in the form of a ruler, frame or lattice. The supporting structural element is designed for fastening at least one multilayer sheet on which biochips are fixed. In another embodiment, the biochips are directly additionally attached to the supporting element with jumpers. The supporting element performs additional functions related to the manufacture of the multichip, ensuring its fastening: a) in the space of the washing and drying chambers, b) on the surface of the robot for printing probes, c) on the surface of scanners. The supporting element provides the ability to install additional protective elements in the form of films, sheets or plates on the multichip and biochip to protect the surface of biochips, multichips, or individual chips during long-term storage. Additional technological holes in the carrier allow you to: a) group several multi-chips in the form of folders, notebooks, b) use technological holes to automatically move the multi-chip along the Y axis or X axis on the desktop of the robot or scanner.

Материал несущего элемента и перегородок (решетки) может быть аналогичным или отличаться от материала биочипа по физико-химическим свойствам или по цвету полимера.The material of the supporting element and partitions (lattice) may be similar or different from the biochip material in physicochemical properties or in the color of the polymer.

В качестве материала несущего элемента предпочтительно использовать полимеры. Полимеры выбирают из группы, состоящей из полиметилметакрилата, полибутилметакрилата, поливинилхлорида, поликарбоната, сополимеров метилметакрилата и/или сополимеров бутилметакрилата с другими мономерами, такими как стирол, акрилонитрил и др. Используя термопластичные свойства полимеров на поверхности слайда могут быть сформированы выемки, выступы, барьеры, канавки. Толщина несущего элемента предпочтительно должна выбираться одинаковой с толщиной используемых биочипов и лежать в пределах от 0,5 мм до 5 мм.As the material of the supporting element, it is preferable to use polymers. The polymers are selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, copolymers of methyl methacrylate and / or copolymers of butyl methacrylate with other monomers, such as styrene, acrylonitrile and others. Using the thermoplastic properties of the polymers on the surface of the slide, protrusions can be formed grooves. The thickness of the carrier element should preferably be chosen equal to the thickness of the biochips used and lie in the range from 0.5 mm to 5 mm.

Под термином «комбинированный планарный слой» подразумевается узел мультичипа и биочипа на его основе, в состав которого входят, по крайней мере, два планарных твердых носителя (слайда), для изготовления биочипов и, по крайней мере, один планарный твердый несущий элемент.The term “combined planar layer” means a multichip and biochip assembly based on it, which includes at least two planar solid carriers (slides) for the manufacture of biochips and at least one planar solid supporting element.

Под терминами «многослойный лист» и «многослойная подложка» подразумеваются узлы устройства, которые является основными элементами для формирования мультичипа или биочипа. Многослойный лист и многослойная подложка выполнены на основе многослойной конструкции и содержат, по меньшей мере, два гибких слоя с разными физико-химическими свойствами. Многослойные конструкции могут быть выполнены, по меньшей мере, из двух слоев, входящих в группу, состоящую из: i) гибкого слоя, ii) клеящего слоя, iii) отражающего слоя, iv) светопроницаемого слоя, v) непрозрачного слоя, vi) поглощающего слоя. На поверхности мультислоя могут быть размещена идентификация мультичипа или биочипа, выбираемая из группы штрих-кодов, магнитной ленты, индуктивных датчиков и их комбинаций. Гибкие слои, входящие в состав многослойной конструкции, могут быть размещены над всей поверхностью мультичипа или биочипа, или могут быть размещены на отдельных участках, например на вспомогательной зоне биочипов и/или несущей зоне мультичипа.By the terms "multilayer sheet" and "multilayer substrate" are meant the nodes of the device, which are the main elements for the formation of a multichip or biochip. The multilayer sheet and the multilayer substrate are made on the basis of a multilayer structure and contain at least two flexible layers with different physicochemical properties. Multilayer structures can be made of at least two layers included in the group consisting of: i) a flexible layer, ii) an adhesive layer, iii) a reflective layer, iv) a translucent layer, v) an opaque layer, vi) an absorbing layer . On the surface of the multilayer can be placed the identification of a multichip or biochip, selected from the group of barcodes, magnetic tape, inductive sensors and their combinations. The flexible layers that make up the multilayer structure can be placed over the entire surface of the multichip or biochip, or can be placed in separate areas, for example, on the auxiliary zone of biochips and / or the bearing zone of the multichip.

Под термином «гибкий слой» в рамках данного изобретения подразумевается полимерный слой, который используется для формирования слоев, или слоя, в котором формируют сквозные отверстия для создания реакционных объемов.The term “flexible layer” as used herein means a polymer layer that is used to form layers, or a layer in which through holes are formed to create reaction volumes.

Гибкий слой дополнительно выполняет несущую функцию и может иметь толщину более чем 0, 05 мм или более 0,1 мм, 0,3 мм, 1,0 мм или 5 мм и менее чем 10 мм. Клеящие слои имеет толщину более чем 0, 01 мм. Отражающий слой имеет толщину более чем 0, 01 мм. Светопроницаемый слой имеет толщину более чем 0, 01 мм. Непрозрачный слой имеет толщину более чем 0, 01 мм. Поглощающий слой имеет толщину более чем 0, 01 мм. Модифицирующий и/или поглощающий слои наносятся на активные поверхности биочипов в процессе из изготовления.The flexible layer additionally performs a supporting function and may have a thickness of more than 0.05 mm or more than 0.1 mm, 0.3 mm, 1.0 mm or 5 mm and less than 10 mm. The adhesive layers have a thickness of more than 0,01 mm. The reflective layer has a thickness of more than 0.01 mm. The translucent layer has a thickness of more than 0.01 mm. The opaque layer has a thickness of more than 0.01 mm. The absorbent layer has a thickness of more than 0.01 mm. Modifying and / or absorbing layers are applied to the active surfaces of biochips in a manufacturing process.

Для создания биочипов, ориентированных на анализ белков, антител, ферментов, в качестве материала слоя, на котором будет создана активная поверхность для иммобилизации зондов, можно использовать такие полимерные материалы как нейлон, нитроцеллюлоза, поливинилидендифторид (PVDF), полиметилметакрилат (ПММА) и другие полимеры.To create biochips focused on the analysis of proteins, antibodies, enzymes, as the material of the layer on which the active surface for immobilizing probes will be created, polymeric materials such as nylon, nitrocellulose, polyvinylidene difluoride (PVDF), polymethylmethacrylate (PMMA) and other polymers can be used .

В состав многослойной конструкции могут входить: а) гибкие слои, снабженные одним клеящим слоем, б) гибкие слои, снабженные двумя клеящими слоями и нанесенными на верхнюю и нижнюю поверхности гибкого слоя, в) гибкие слои, не снабженные клеящим слоем, г) комбинации слоев, входящих в пункты а), б), в). Гибкие слои размещены друг над другом и соединены таким образом, что одна из поверхностей многослойного листа и многослойной подложки содержит самоклеящий слой, который приклеивают к поверхности несущего элемента и к поверхности биочипов путем создания давления.A multilayer structure may include: a) flexible layers provided with one adhesive layer, b) flexible layers provided with two adhesive layers and applied to the upper and lower surfaces of the flexible layer, c) flexible layers not provided with an adhesive layer, d) combination of layers included in paragraphs a), b), c). Flexible layers are placed one above the other and connected in such a way that one of the surfaces of the multilayer sheet and the multilayer substrate contains a self-adhesive layer that is glued to the surface of the supporting element and to the surface of the biochips by applying pressure.

Адгезивный или клеевой слой должен создавать прочную связь между поверхностью биочипов, поверхностью несущего элемента и многослойной конструкции. Эта связь должна быть стабильной и не должна нарушаться при изменении температуры внешней окружающей среды в диапазоне от -20 до +60°С. Адгезионный слой должен сохранять свои клеящие параметры в условиях действия реагентов, используемых для промывок поверхности слайдов или при формировании модифицирующего слоя на поверхности слайдов, или реагентов, участвующих в формировании раствора для гибридизации.An adhesive or adhesive layer should create a strong bond between the surface of the biochips, the surface of the supporting element and the multilayer structure. This connection should be stable and should not be broken when the temperature of the external environment changes in the range from -20 to + 60 ° С. The adhesive layer must retain its adhesive parameters under the conditions of the action of the reagents used to wash the surface of the slides or during the formation of the modifying layer on the surface of the slides, or the reagents involved in the formation of the hybridization solution.

Под термином «биочип» подразумевается устройство, твердой основой которого является индивидуальный слайд, входящий в состав комбинированного планарного слоя мультичипа, или основа биочипа может быть выполнена из общего листа с прорезями, разделяющими лист на элементы для формирования биочипов, прикрепленных к несущей зоне с помощью перемычек. Биочип содержит, по меньшей мере, одну рабочую зону с активной поверхностью и вспомогательную зону. На поверхности рабочей зоны формируют кластеры с зондами. В границах вспомогательной зоны размещают идентификаторы, характеризующие параметры индивидуального биочипа. Идентификаторы выполняют в виде отдельных многопараметрических идентификаторов, например штрихкодов или магнитных лент и/или кодовых, цифровых или буквенных идентификаторов, расположенных рядом с кластерами. Биочип при необходимости отделяют от общего массива мультичипа путем разрезания верхнего и/или нижнего гибкого слоя по границам биочипа.The term "biochip" means a device whose solid base is an individual slide that is part of a combined planar layer of a multichip, or the biochip base can be made of a common sheet with slots that divide the sheet into elements for forming biochips attached to the supporting area using jumpers . The biochip contains at least one working area with an active surface and an auxiliary area. Clusters with probes are formed on the surface of the working zone. Identifiers characterizing the parameters of an individual biochip are placed within the boundaries of the auxiliary zone. Identifiers are made in the form of separate multi-parameter identifiers, for example barcodes or magnetic tapes and / or code, digital or alphabetic identifiers located next to clusters. The biochip, if necessary, is separated from the general array of the multichip by cutting the upper and / or lower flexible layer along the boundaries of the biochip.

Под термином «зонд» подразумевается одна из двух связываемых молекул, которые взаимодействуют друг с другом посредством специфичного нековалентного взаимодействия. Молекула зонда иммобилизована на рабочей поверхности биочипа, а качество связывания определяется выбором структуры зонда. В состав группы типичных пар молекул, которые используют при изготовлении белковых и ДНК чипов, могут входить олигонуклеотиды, белки, антигены, антитела, ферменты. Анализируемое вещество включает один или несколько типов молекул, которые необходимо диагностировать.By the term “probe” is meant one of two binding molecules that interact with each other through a specific non-covalent interaction. The probe molecule is immobilized on the working surface of the biochip, and the quality of binding is determined by the choice of probe structure. The group of typical pairs of molecules that are used in the manufacture of protein and DNA chips may include oligonucleotides, proteins, antigens, antibodies, enzymes. An analyte includes one or more types of molecules that need to be diagnosed.

Под термином «кластер» подразумевается часть активной рабочей поверхности биочипа, на которой иммобилизованы зонды одного типа. На рабочей поверхности биочипов со средним уровнем плотности размещают до 500 кластеров, в которых размещают от 2 до 20 типов зондов. Кластеры могут иметь форму прямоугольника, квадрата, круга, эллипса, многоугольника, треугольника или представлять собой линейную структуру, выраженную линейной последовательностью точек. Кластеры могут наноситься на модифицированную поверхность слайдов [15] или закрепляться на немодифицированной поверхности [20].The term "cluster" means a part of the active working surface of the biochip, on which probes of the same type are immobilized. Up to 500 clusters are placed on the working surface of biochips with an average density level, in which from 2 to 20 types of probes are placed. Clusters can be in the form of a rectangle, square, circle, ellipse, polygon, triangle, or represent a linear structure expressed by a linear sequence of points. Clusters can be applied to a modified surface of slides [15] or attached to an unmodified surface [20].

Под термином «покрывной лист» подразумевается полимерный лист, который, по меньшей мере, частично закреплен к поверхности несущего элемента и расположен либо над всей основной поверхностью мультичипа, либо над рабочей частью, по меньшей мере, одного биочипа, либо расположен над, по меньшей мере, одной рабочей зоной индивидуального биочипа.By the term “covering sheet” is meant a polymer sheet that is at least partially attached to the surface of the carrier element and is located either above the entire main surface of the multichip, or above the working part of at least one biochip, or located above at least , one working area of an individual biochip.

Под термином «защитный лист» понимается, по меньшей мере, один непрозрачный полимерный лист или полимерный пакет, причем полимерный лист укреплен на лицевую или укреплен на лицевую и заднюю поверхности мультичипа с помощью клеящего слоя, расположенного по краям листа, обеспечивая герметизацию пространства между лицевой или задней поверхностями мультичипа и внутренней поверхностью защитного листа, а полимерный пакет выполнен с возможностью герметизации внутреннего объема, в котором устанавливается мультичип.The term "protective sheet" refers to at least one opaque polymer sheet or polymer bag, the polymer sheet being mounted on the front or mounted on the front and back surfaces of the multichip using an adhesive layer located at the edges of the sheet, providing sealing of the space between the front or the back surfaces of the multichip and the inner surface of the protective sheet, and the polymer bag is configured to seal the internal volume in which the multichip is mounted.

Под термином «набор для диагностики» подразумевается набор, состоящий из диагностического теста, в состав которого входит мультичип, покрывной лист и/или защитный лист, набор реагентов для подготовки гибридизационного раствора, набор реагентов для подготовки образца, а также комплект инструкций и программного обеспечения для сканирования биочипов, обработки и хранения результатов диагностики.The term “diagnostic kit” means a kit consisting of a diagnostic test, which includes a multichip, a cover sheet and / or a protective sheet, a set of reagents for preparing a hybridization solution, a set of reagents for preparing a sample, and a set of instructions and software for scanning biochips, processing and storage of diagnostic results.

Под термином «комплект инструкций и программного обеспечения для сканирования, обработки и хранения результатов диагностики» подразумевается комплект, в состав которого входит твердый носитель с программным обеспечением и возможностью записи результатов диагностики, инструкция или методические указания, набор клейких информационных листков.The term “set of instructions and software for scanning, processing and storing diagnostic results” means a set that includes a solid medium with software and the ability to record diagnostic results, instructions or guidelines, a set of adhesive information sheets.

Под термином «держатель индивидуальных биочипов» подразумевается рамка, выполненная из полимерного материала, предназначенная для установки отдельных биочипов при проведении сканирования результатов гибридизации.By the term “holder of individual biochips” is meant a frame made of a polymer material designed to install individual biochips when scanning hybridization results.

Под термином « реакционная зона» подразумевается область мультичипа, в которой проходит реакция гибридизации.By the term "reaction zone" is meant the region of the multichip in which the hybridization reaction takes place.

Под термином «образец» подразумевается любой из биологических материалов, присутствие которого в исследуемой пробе должен определить тест.The term "sample" means any of the biological materials whose presence in the test sample should determine the test.

ОписаниеDescription

Для задач диагностики существует потребность в использовании специализированных наборов биочипов, входящих в состав модулей или мультичипов, полностью подготовленных к проведению гибридизации и последующему анализу полученных результатов. В настоящее время неизвестны варианты хранения и упаковки биочипов в форме плоских планарных мультичипов, в которые входит не менее двух биочипов.For diagnostic tasks, there is a need to use specialized sets of biochips that are part of modules or multichips, fully prepared for hybridization and the subsequent analysis of the results. Currently, there are no known options for storing and packaging biochips in the form of planar planar multichips, which include at least two biochips.

На фиг.1 представлен вид основного узла диагностического теста. Диагностический тест состоит из мультичипа (10), покрывного листа (136), первого (168) и второго (169) защитных листов, которые снабжены по периметру с внутренней стороны клеевым слоем (127). Покрывной лист (136) и защитные листы (168,169) отделяются от поверхности мультичипа (10) с помощью разделительных наклеек (151, 152, 153), которые прикреплены за один из углов покрывного и защитных листов. Покровный лист фиксируется на поверхности мультичипа с помощью полос (156), снабженных клеящим слоем.Figure 1 presents a view of the main node of the diagnostic test. The diagnostic test consists of a multichip (10), a cover sheet (136), a first (168) and a second (169) protective sheets, which are provided with an adhesive layer around the perimeter from the inside (127). The cover sheet (136) and the protective sheets (168,169) are separated from the surface of the multichip (10) with the help of separation stickers (151, 152, 153), which are attached to one of the corners of the cover and protective sheets. The cover sheet is fixed on the surface of the multichip using strips (156) provided with an adhesive layer.

Мультичип (10) является основным узлом диагностического теста. На поверхности мультичипа размещено не менее двух биочипов (18), на поверхности которых иммобилизовано множество кластеров (3) с зондами (4).The multichip (10) is the main unit of the diagnostic test. At least two biochips (18) are located on the surface of the multichip, on the surface of which many clusters (3) with probes (4) are immobilized.

На фиг.2 представлена схема расположения зон на поверхности биочипов. Поверхность каждого из биочипов (18) содержит, по меньшей мере, одну рабочую зону (14), которая включает, по меньшей мере, одну активную поверхность, на которой размещают кластеры (3) с зондами (4). На поверхности биочипа (18) может быть сформирована одна или несколько рабочих зон (14) прямоугольной, круглой, линейной или квадратной формы (как это представлено на фиг.2) с разными геометрическими размерами. В одной рабочей зоне (14) может быть размещен, по меньшей мере, один кластер (3). Биочип содержит вспомогательную (15) зону, в границах которой размещают, по меньшей мере, один идентификатор (16), который служит для идентификации слайда при обработке и хранении результатов диагностики. На поверхности вспомогательной зоны биочипа может быть размещена дополнительная информация в виде буквенной или/или цифровой формы. Дополнительную информацию (19) размещают на одной из боковых поверхностей биочипа (поз 19а), либо вдоль линейно расположенных участков рабочей зоны (поз 196), возможно комбинированное размещение идентификаторов (16), (19) и идентификатора (17), установленного на несущем элементе, как это показано на фиг.1 и фиг.3. Для контроля положения биочипа в сканирующем устройстве, на вспомогательной зоне биочипа может быть размещена, по меньшей мере, одна метка (69).Figure 2 presents the arrangement of zones on the surface of biochips. The surface of each of the biochips (18) contains at least one working area (14), which includes at least one active surface on which clusters (3) with probes (4) are placed. On the surface of the biochip (18), one or several working zones (14) of rectangular, round, linear or square shape (as shown in Fig. 2) with different geometric dimensions can be formed. At least one cluster (3) can be placed in one working zone (14). The biochip contains an auxiliary (15) zone, within the boundaries of which at least one identifier (16) is placed, which serves to identify the slide during processing and storage of diagnostic results. Additional information can be placed on the surface of the auxiliary zone of the biochip in the form of alphabetic or / or digital form. Additional information (19) is placed on one of the lateral surfaces of the biochip (pos. 19a), or along linearly located sections of the working area (pos. 196), a combination of identifiers (16), (19) and identifier (17) mounted on the supporting element is possible as shown in FIG. 1 and FIG. 3. To control the position of the biochip in the scanning device, at least one mark (69) can be placed on the auxiliary zone of the biochip.

На фиг.3 представлен один из вариантов, который включает, но не ограничивает других вариантов размещения элементов и основных зон мультичипа. Мультичип содержит одну или несколько основных зон, в границах которых размещены биочипы (18), габариты которых могут быть больше стандартных размеров, иметь стандартные размеры (75×25 мм) или быть меньше стандартных размеров. Мультичип (10) может содержать, по крайней мере, один несущий элемент (20), установленный в рамках несущей зоны. Несущий элемент представляет твердый плоский планарный элемент, который преимущественно выполнен в виде линейки, рамки или решетки. Биочипы (18) и несущий элемент (20) расположены планарно, в одной плоскости и формируют композиционный планарный слой, к которому крепится, по меньшей мере, один гибкий мультислой. На поверхности несущего элемента сформированы технологические отверстия (112), которые служат для крепления биочипа на рабочем столе роботов при печати зондов на поверхность индивидуальных биочипов, для крепления биочипа в устройствах промывки или сушки при изготовлении мультичипа, для крепления в устройствах гибридизации или для срепления друг с другом нескольких биочипов в процессе пересылки или в процессе хранения.Figure 3 presents one of the options that includes, but is not limited to other options for the placement of elements and the main zones of the multichip. A multichip contains one or several main zones, within the boundaries of which biochips are placed (18), the dimensions of which can be larger than standard sizes, have standard sizes (75 × 25 mm), or be smaller than standard sizes. A multichip (10) may contain at least one support element (20) installed within the support zone. The supporting element is a solid planar planar element, which is mainly made in the form of a ruler, frame or lattice. The biochips (18) and the supporting element (20) are planar, in the same plane and form a composite planar layer to which at least one flexible multilayer is attached. Technological holes (112) are formed on the surface of the supporting element (112), which are used to attach the biochip to the robot desktop when printing probes onto the surface of individual biochips, to attach the biochip to washing or drying devices in the manufacture of a multichip, to attach to hybridization devices, or to fasten each other another of several biochips in transit or during storage.

Мультичип представляет собой многослойную конструкцию квадратной, прямоугольной или круглой формы.A multichip is a multilayer structure of a square, rectangular or round shape.

В состав многослойной конструкции входит многослойный лист и/или многослойная подложка и комбинированный или монолитный планарный слой.The composition of the multilayer structure includes a multilayer sheet and / or a multilayer substrate and a combined or monolithic planar layer.

В процессе изучения свойств полимерных материалов с нанесенным на их поверхность клеящим слоем в условиях изменяющейся температуры в диапазоне от -10°С до +60°С, а также в буферах для гибридизации и в растворах для модификации поверхности полимеров был обнаружен тот факт, что гибкие полимерные материалы с нанесенными на них клеящими слоями, выполненные в виде самоклеящихся пленок, позволяют создать множество вариантов недорогих мультичипов.In the process of studying the properties of polymeric materials with an adhesive layer deposited on their surface under varying temperatures in the range from -10 ° С to + 60 ° С, as well as in hybridization buffers and in solutions for modifying the surface of polymers, it was discovered that flexible polymer materials with adhesive layers applied to them, made in the form of self-adhesive films, allow you to create many options for inexpensive multi-chips.

Известны технические решения, в которых самоклеящие пленки применяют для выполнения лишь одной функции при изготовлении биочипов. К таким функциям, например, относятся: создание гибридизационных объемов [21, 22], закрепление на поверхности гибкого основания твердых биочипов с модифицированной поверхностью [23], крепление на поверхности твердого субстрата твердых биочипов [8], а также приклеивание на твердую поверхность биочипов гибких полимерных пленок для формирования активной поверхности [7].Known technical solutions in which self-adhesive films are used to perform only one function in the manufacture of biochips. Such functions, for example, include: creating hybridization volumes [21, 22], attaching solid biochips with a modified surface on the surface of a flexible base [23], attaching solid biochips on a surface of a solid substrate [8], and gluing flexible biochips onto a solid surface polymer films for the formation of an active surface [7].

Известен аналог симметричного расположения двух слоев полимерного материала над первой и второй поверхностью индивидуального слайда, используемого в спектроскопии [24]. Данное устройство содержит лишь четыре рабочих зоны на поверхности стеклянного слайда, а квадратная форма держателя слайда не предназначена для применения данных конструкций в широко известных сканерах, работающих с биочипами, и размещенных на прямоугольных пластинах размером 25×75 мм. Кроме того, устройство не предназначено для проведения гибридизации на поверхности слайда, поскольку в материалах нет данных о возможности работы конструкции при температурах гибридизации. Настоящее изобретение устраняет все вышеперечисленные недостатки аналога.An analogue of the symmetric arrangement of two layers of polymer material over the first and second surfaces of an individual slide used in spectroscopy is known [24]. This device contains only four working areas on the surface of the glass slide, and the square shape of the slide holder is not intended for the use of these structures in well-known scanners working with biochips and placed on rectangular plates 25 × 75 mm in size. In addition, the device is not intended for hybridization on the surface of the slide, since the materials do not have data on the possibility of the structure working at hybridization temperatures. The present invention eliminates all of the above disadvantages of the analogue.

Предлагаемое техническое решение устанавливает иной подход в конструировании мультичипов.The proposed technical solution establishes a different approach in the design of multichips.

В данном изобретении для повышения эффективности и удешевления производства биочипов материалы гибких слоев, входящих в состав многослойной конструкции, выбирают таким образом, чтобы они могли выполнять одновременно несколько функций.In this invention, to increase the efficiency and reduce the cost of production of biochips, the materials of the flexible layers included in the multilayer structure are selected so that they can perform several functions simultaneously.

Первая конструкционная функция связана с поддержкой и креплением биочипов относительно друг друга и относительно несущего элемента мультичипа на всех этапах производства мультичипа и биочипов, начиная от этапа обработки поверхности слайдов до этапа диагностики.The first structural function is related to the support and fastening of biochips relative to each other and relative to the supporting element of the multichip at all stages of the production of the multichip and biochips, from the stage of processing the surface of the slides to the stage of diagnosis.

Второй функцией, которую может выполнять материал гибких слоев, входящих в многослойный лист, является создание перегородок и разделенных друг от друга гибридизационных зон на поверхности биочипа. Перегородки формируют, выполняя сквозные отверстия в материале гибкой основы.The second function that the material of the flexible layers included in the multilayer sheet can perform is the creation of partitions and hybridization zones separated from each other on the surface of the biochip. Partitions are formed by making through holes in the material of the flexible base.

Третья функция гибких слоев определяется выбором материала гибкого слоя и его физико-химическими свойствами поверхности. К таким свойствам относятся: а) обеспечение возможности иммобилизации зондов на модифицированной или не модифицированной поверхности гибкой основы, б) возможность формирования отражающей поверхности для более эффективного измерения сигналов отражения, в) возможность выбора гибкого слоя с поверхностью, которая осуществляет тушение флуоресценции.The third function of the flexible layers is determined by the choice of the material of the flexible layer and its physicochemical surface properties. These properties include: a) the possibility of immobilization of probes on a modified or unmodified surface of a flexible base, b) the possibility of forming a reflective surface for more efficient measurement of reflection signals, c) the possibility of choosing a flexible layer with a surface that performs fluorescence quenching.

К четвертой функции гибкого слоя, размещенного на внешней поверхности многослойного листа, можно отнести формирование на его поверхности графического изображения штрихкода, или иной графической цифровой или буквенной информации, идентифицирующей кластеры, расположенные на отдельных чипах.The fourth function of a flexible layer located on the outer surface of a multilayer sheet includes the formation of a graphic image of a barcode on its surface, or other graphic digital or alphabetic information identifying clusters located on separate chips.

К пятой функции, которую может выполнять гибкий слой в мультичипе, можно отнести возможность легкого отделения биочипов от мультичипа. В качестве дополнительного информативного параметра, характеризующего тип биочипа, возможно использовать цвет верхнего или нижнего гибкого слоя как индивидуальных биочипов, так и мультичипа в целом, что позволяет привязать цвет биочипов к той диагностической функции, которую они выполняют.The fifth function that a flexible layer in a multichip can perform is the ability to easily separate biochips from a multichip. As an additional informative parameter characterizing the type of biochip, it is possible to use the color of the upper or lower flexible layer of both individual biochips and the multichip as a whole, which allows you to bind the color of the biochips to the diagnostic function that they perform.

Такое техническое решение позволяет получить синергический эффект, который не был получен ранее, поскольку для создания биочипов использовалось не более двух функций гибкого слоя.This technical solution allows to obtain a synergistic effect, which was not obtained earlier, since no more than two functions of the flexible layer were used to create biochips.

В рамках данного изобретения, для создания многослойных конструкций возможно использовать широкий спектр полимеров. Материал, из которого изготавливают гибкий мультислой, может быть выполнен из прозрачных или цветных гибких полимеров, полимеров, которые снабжены отражающим слоем, полимеров с малым уровнем собственной флуоресценции, полимеров, способных к модификации поверхности для иммобилизации на ее поверхности олигонуклеотидных или белковых зондов.Within the framework of the present invention, it is possible to use a wide range of polymers to create multilayer structures. The material from which the flexible multilayer is made can be made of transparent or colored flexible polymers, polymers that are equipped with a reflective layer, polymers with a low level of intrinsic fluorescence, polymers capable of modifying the surface to immobilize oligonucleotide or protein probes on its surface.

К таким материалам можно отнести полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и другие полимеры. Наиболее предпочтительным является полимерный носитель, выполненный из поливинилхрода с нанесенным на него слоем клея. Например, фирма 3М (США) [25] и фирма Orafol (Германия) выпускают широкий спектр самоклеющихся материалов, выполненных на основе прозрачного, белого и цветного поливинилхлорида.Such materials include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride and other polymers. Most preferred is a polymeric carrier made of polyvinyl chloride with a layer of glue applied to it. For example, 3M (USA) [25] and Orafol (Germany) produce a wide range of self-adhesive materials based on transparent, white and colored polyvinyl chloride.

Известно применение ПВХ в качестве конструкционного элемента биочипов, но в известных решениях используют одну функцию ПВХ, например для создания поверхностного слоя [26] или для применения в качестве клейкой основы для приклеивания внешнего слоя на слайд [7].It is known to use PVC as a structural element of biochips, but in known solutions one function of PVC is used, for example, to create a surface layer [26] or for use as an adhesive base for gluing an outer layer onto a slide [7].

В предлагаемом изобретении техническая задача решается с помощью материалов, которые позволяют исключить термические расширения и расслоение слоев, в процессе изготовления мультичипа на ее основе. В качестве примера, который включает, но не ограничивает объем изобретения, в качестве материала из которого выполнены гибкие слои мультислоя, выбран поливинилхлорид. Этот материал можно использовать и для формирования биочипов и несущего элемента.In the present invention, the technical problem is solved with the help of materials that can eliminate thermal expansion and layering of layers in the manufacturing process of a multichip based on it. As an example, which includes, but does not limit the scope of the invention, polyvinyl chloride is selected as the material of which the flexible layers of the multilayer are made. This material can also be used to form biochips and a supporting element.

Неочевидность технического решения дополнительно связана с одновременным использованием всех технологических возможностей ПВХ. Разнообразие известных типов ПВХ позволяет создать мультичип с новыми усовершенствованными возможностями.The non-obviousness of the technical solution is additionally associated with the simultaneous use of all the technological capabilities of PVC. A variety of well-known types of PVC allows you to create a multichip with new advanced features.

К этим возможностям относятся: а) выбор цвета вспомогательной поверхности биочипов для создания цветовой гаммы мультичипа, б) применение самоклеящейся пленки с напыленным слоем алюминия в качестве отражающей поверхности или отражающей поверхности, выполненной на основе световозвращающих слоев, в) выбор разной толщины слоя ПВХ для регулирования объема гибридизационной смеси, г) нанесение на поверхность ПВХ модифицирующего слоя для активизации поверхности, д) нанесение на внешний слой гибкой основы графического изображения для штрихкодов или других цифровых или буквенных идентификаторов.These features include: a) the choice of color of the auxiliary surface of biochips to create the color scheme of the multichip, b) the use of a self-adhesive film with a sprayed layer of aluminum as a reflective surface or a reflective surface made on the basis of retroreflective layers, c) the choice of different thickness of the PVC layer for regulation the volume of the hybridization mixture, g) applying a modifying layer to the surface of the PVC to activate the surface, e) applying a graphic image to the outer layer of a flexible base for stroking s or other alphanumeric identifiers.

В зависимости от поставленных задач выбирают размер мультичипа и количество входящих в него индивидуальных чипов. Мультичип преимущественно выполняют в виде прямоугольной или квадратной формы. Минимальные размеры мультичипа определяются габаритами не менее двух биочипов и размером несущей зоны. Учитывая совершенство способов нанесения зондов на поверхность чипов, максимальные размеры платы определяются размерами рабочих полей роботов для нанесения зондов.Depending on the tasks set, the size of the multichip and the number of individual chips included in it are selected. A multichip is preferably made in the form of a rectangular or square shape. The minimum dimensions of a multichip are determined by the dimensions of at least two biochips and the size of the bearing zone. Given the perfection of the methods of applying probes to the surface of the chips, the maximum board size is determined by the size of the working fields of robots for applying probes.

В случае использования стандартных микроскопических слайдов, их размер составляет (по данным фирмы Erie Scientific Company) 25.10×75.36±0.38 мм, 1.00±0.02 мм. В этом случае количество индивидуальных чипов, входящих в мультичип, может составлять от 2 до 100 в зависимости от задач диагностики и типов оборудования для печати и сканирования биочипов. В тех случаях, когда предполагается использовать планшетные сканеры, предпочтительно формировать мультичипы с внешними размерами, эквивалентными размеру бумажных листов А4 и А2. В этом случае в состав мультичипа с размером А4 будут входить от 21 до 24 чипов, а в размер А2 - от 50 до 56 стандартных чипов. На общее количество чипов влияет возможность применения решетки, занимающей часть общего рабочего поля мультичипа.In the case of using standard microscopic slides, their size is (according to Erie Scientific Company) 25.10 × 75.36 ± 0.38 mm, 1.00 ± 0.02 mm. In this case, the number of individual chips included in the multichip can be from 2 to 100, depending on the diagnostic tasks and types of equipment for printing and scanning biochips. In those cases where it is intended to use flatbed scanners, it is preferable to form multi-chips with external dimensions equivalent to the size of paper sheets A4 and A2. In this case, the multichip with the size A4 will include from 21 to 24 chips, and the size A2 will include from 50 to 56 standard chips. The total number of chips is affected by the possibility of using a grating, which occupies part of the total working field of a multichip.

Один из аспектов изобретения включает выбор материала, из которого выполняют биочип. Выбор оптических свойств материала зависит от способа регистрации данных диагностики. Разные типы меток регистрируют разными физическими методами. Наиболее широко распространены способы измерения пропускания [15, 27], измерения отраженных сигналов [28, 29] или измерения флуоресцентных сигналов [30,31].One aspect of the invention includes the selection of the material from which the biochip is made. The choice of optical properties of the material depends on the method of recording diagnostic data. Different types of labels are recorded by different physical methods. The most widely used methods of measuring transmittance [15, 27], measuring reflected signals [28, 29] or measuring fluorescent signals [30,31].

Исходя из выбранного типа метки и способа регистрации материал, из которого изготавливают слайд, может представлять собой однородный твердый материал, например стекло, слюда, полимер, металл, керамика. При изготовлении биочипов из полимеров они могут быть прозрачными, матовыми, белыми, черными или цветными. Для измерения результатов диагностики в режиме пропускания материал слайда должен обладать величиной пропускания света не менее 80-90%. При измерении отраженного, например колориметрического сигнала, требования к материалу слайда связаны с качеством формирования белой отражающей поверхности. При измерении сигналов в режиме флуоресценции необходимо, чтобы материал слайда или внешней поверхности мультислоя обладал минимальной самофлуоресценцией.Based on the selected type of label and the registration method, the material from which the slide is made can be a uniform solid material, for example glass, mica, polymer, metal, ceramics. In the manufacture of biochips from polymers, they can be transparent, matte, white, black or color. To measure diagnostic results in transmission mode, the slide material must have a light transmission of at least 80-90%. When measuring a reflected, for example, colorimetric signal, the requirements for the material of the slide are related to the quality of formation of the white reflective surface. When measuring signals in fluorescence mode, it is necessary that the material of the slide or the outer surface of the multilayer have minimal self-fluorescence.

В зависимости от способа регистрации флуоресценции материал может быть прозрачным и выполненным из стекла или прозрачного пластика, например полиметилметакрилата, или выполнен в виде непрозрачного материала, например, черного цвета, обладающего минимальной отражающей способностью, выполненного, например, из поливинхлорида.Depending on the method for detecting fluorescence, the material may be transparent and made of glass or transparent plastic, for example polymethylmethacrylate, or made in the form of an opaque material, for example, black, with minimal reflectivity, made, for example, of polyvinyl chloride.

Результаты диагностики, отражающие взаимодействие между исследуемым образцом и зондом, детектируется с помощью меток. В рамках данного изобретения могут быть использованы любые метки, выбранные из группы, состоящей из флуоресцентных, колориметрических, ферментных, радиоактивных меток, а также меток, связанных с резонансным переносом энергии (FRET, BRET), меток, излучающих сигнал люминесценции (хемилюминесцентные или биолюминесцентные метки).Diagnostic results reflecting the interaction between the test sample and the probe are detected using labels. Any labels selected from the group consisting of fluorescent, colorimetric, enzyme, radioactive labels, as well as labels associated with resonant energy transfer (FRET, BRET), labels emitting a luminescence signal (chemiluminescent or bioluminescent labels can be used within the framework of this invention )

Наибольшее распространение получили биочипы с иммобилизованными олигонуклеотидами и белками. В зависимости от выбранного типа метки, которая иммобилизуется с исследуемым фрагментом ДНК или антитела, используют каталитические, лигандные, флуоресцентные или радиоактивные метки. В качестве каталитических меток используют гемин, цианкобаламин или флавин. В качестве лигандных меток используют биотин, диоксигенин или динитробензол. В качестве флуоресцентных меток используют Су3, Су5, Су7, FAM, TAMRA, R6G, R110, ROX или JOE. Приведенные перечни меток включают, но не ограничивают других вариантов меток, которые можно использовать для детектирования сигнала.Biochips with immobilized oligonucleotides and proteins are most widely used. Depending on the type of label that is immobilized with the studied DNA or antibody fragment, catalytic, ligand, fluorescent or radioactive labels are used. As catalytic labels, hemin, cyancobalamin or flavin are used. As ligand labels, biotin, dioxigenin or dinitrobenzene are used. Su3, Su5, Su7, FAM, TAMRA, R6G, R110, ROX or JOE are used as fluorescent labels. The tag lists provided include, but are not limited to, other tag options that can be used to detect a signal.

На фиг.4 приведен вариант, в котором твердые слайды для формирования мультичипа выполнены индивидуальными и независимыми от несущего элемента. В другом варианте, приведенном на фиг.5, рассматривается вариант, при котором слайды и несущий элемент формируют из общего массива твердой планарной пластины, общей для биочипов и несущего элемента.Figure 4 shows a variant in which solid slides for forming a multichip are made individual and independent of the supporting element. In another embodiment, shown in FIG. 5, an embodiment is considered in which slides and a supporting element are formed from a common array of a solid planar plate common to biochips and a supporting element.

На фиг.4а представлена изометрическая проекция варианта мультичипа, в котором чипы выполнены на отдельных твердых носителях в форме индивидуальных планарных слайдов (18). На фиг.46. представлен фрагмент (45) сечения мультичипа в собранном положении. Мультичип предназначен для проведения диагностики с применением флуоресцентных и колориметрических меток. Данный вариант мультичипа (10) включает, но не ограничивает другие варианты построения мультичипов на основе индивидуальных биочипов.Figure 4a shows an isometric view of a multichip variant in which the chips are made on separate solid media in the form of individual planar slides (18). On Fig. presents a fragment (45) of the cross-section of the multichip in the assembled position. The multichip is intended for diagnostics using fluorescent and colorimetric labels. This version of a multichip (10) includes, but does not limit other options for constructing multichips based on individual biochips.

Мультичип содержит комбинированный прозрачный планарный слой, в состав которого входят, по меньшей мере, два индивидуальных планарных биочипа (18) и несущий элемент (20), а также многослойный лист для формирования гибридизационных зон (72) и многослойная подложка (73), которые закреплены на лицевой и на задней поверхностях планарного слоя, как это представлено на фиг.4б. На лицевой поверхности биочипа (18) иммобилизован, по меньшей мере, один тип зонда (4), размещенный в кластерах (3). Многослойный лист (72), в котором выполнены сквозные отверстия (33а), выполнен из гибкого слоя (29а), снабженного клеевым слоем (28а). Положение отверстий в верхнем мультислое совпадает с положением кластеров (3), размещенных на лицевой поверхности твердого носителя. Задняя поверхность биочипа (18) прикреплена к многослойной подложке (73), содержащей гибкий слой (29б), снабженный клеевым слоем (28б), в котором размещены сквозные отверстия (33б), положение которых совпадает с положением отверстий (33а). Многослойный лист (72) и многослойная подложка (73) связывают верхние и нижние планарные поверхности биочипов (18), входящих в состав мультичипа с планарными поверхностями несущего элемента (20), как это представлено на поз. (45).The multichip contains a combined transparent planar layer, which includes at least two individual planar biochips (18) and a supporting element (20), as well as a multilayer sheet for the formation of hybridization zones (72) and a multilayer substrate (73), which are fixed on the front and rear surfaces of the planar layer, as shown in figb. At least one type of probe (4) located in clusters (3) is immobilized on the front surface of the biochip (18). The multilayer sheet (72), in which through holes (33a) are made, is made of a flexible layer (29a) provided with an adhesive layer (28a). The position of the holes in the upper multilayer coincides with the position of the clusters (3) located on the front surface of the solid support. The back surface of the biochip (18) is attached to a multilayer substrate (73) containing a flexible layer (29b), equipped with an adhesive layer (28b), in which through holes (33b) are placed, the position of which coincides with the position of the holes (33a). A multilayer sheet (72) and a multilayer substrate (73) connect the upper and lower planar surfaces of the biochips (18) that make up the multichip with the planar surfaces of the bearing element (20), as shown in pos. (45).

В данном варианте мультчипа (10), который не ограничивает других вариантов, идентификаторы (16) установлены на индивидуальные биочипы (18), общий идентификатор (17) закреплен на несущем элементе (20). Причем многослойный лист (72), который содержит сквозные отверстия (33), соответствующие положению рабочих зон (14), размещенных на биочипе (18), снабжен графическим изображением (21) границ биочипов, по которым можно осуществить отделение индивидуальных биочипов от мультичипа и друг от друга.In this version of the multichip (10), which does not limit other options, identifiers (16) are installed on individual biochips (18), a common identifier (17) is fixed on the supporting element (20). Moreover, the multilayer sheet (72), which contains through holes (33) corresponding to the position of the working areas (14) placed on the biochip (18), is equipped with a graphic image (21) of the boundaries of the biochips, by which it is possible to separate individual biochips from the multichip and from friend.

На фиг.5а представлен изометрическая проекция варианта мультичипа (130), в котором твердые планарные носители, на которых сформированы биочипы (118), выполненные из монолитного планарного несущего элемента, в границах которого дополнительно изготовлен несущий элемент (111), выполненный в виде рамки. Причем биочипы (118) имеют, по меньшей мере, одну перемычку (158), как это представлено на фиг.5б, по меньшей мере, с одним участком (160) несущего элемента (111). Перемычка (158) сформирована углублением (159), которое может иметь разные формы выполнения, выбираемые из группы, состоящей из треугольных, трапецеидальных, прямоугольных, цилиндрических.Fig. 5a is an isometric view of a multi-chip variant (130) in which solid planar supports on which biochips (118) are formed are made of a monolithic planar carrier element, within the boundaries of which a carrier element (111) is additionally made in the form of a frame. Moreover, the biochips (118) have at least one jumper (158), as shown in Fig.5b, with at least one section (160) of the bearing element (111). The jumper (158) is formed by a recess (159), which can have different forms of execution, selected from the group consisting of triangular, trapezoidal, rectangular, cylindrical.

На фиг.5б показан фрагмент сечения (поз.132) многослойного мультичипа (130). Мультичип (130) выполнен из прозрачного планарного листа, в котором сформированы, по меньшей мере, два биочипа (118) и несущий элемент (111), а также многослойный лист (172) и многослойная подложка (173), которые закреплены на лицевой и задней поверхностях планарного слоя.Figure 5b shows a sectional fragment (key 132) of a multilayer multichip (130). The multichip (130) is made of a transparent planar sheet in which at least two biochips (118) and a carrier element (111) are formed, as well as a multilayer sheet (172) and a multilayer substrate (173), which are fixed on the front and back surfaces of the planar layer.

На лицевой поверхности биочипа (118), снабженной модифицирующим слоем, иммобилизованы, например, по меньшей мере, один тип белкового или нуклеотидного зонда (4), размещенного в кластерах (3). Выбор типов зондов включает, но не ограничивает другие типы зондов, используемых для изготовления биочипов. Многослойный лист (172), в котором выполнены сквозные отверстия (133а), содержит гибкий слой (129а), снабженный клеевым слоем (128а). Положение отверстий в многослойном листе совпадает с положением кластеров (3), размещенных на лицевой поверхности биочипа (118). К задней поверхности биочипов и задней поверхности несущего элемента (111) прикреплена многослойная подложка (173), содержащая гибкий слой (129б), снабженный клеевым слоем (128б), в котором размещены сквозные отверстия (133б), положение которых совпадает с положением отверстий (133а). Многослойный лист (172) и многослойная подложка (173) вместе с центральным планарным слоем формируют многослойную конструкцию мультичипа (130).For example, at least one type of protein or nucleotide probe (4) located in clusters (3) is immobilized on the front surface of the biochip (118) equipped with a modifying layer. The selection of probe types includes but is not limited to other types of probes used to make biochips. The multilayer sheet (172), in which through holes (133a) are made, comprises a flexible layer (129a) provided with an adhesive layer (128a). The position of the holes in the multilayer sheet coincides with the position of the clusters (3) located on the front surface of the biochip (118). A multilayer substrate (173) is attached to the back surface of the biochips and the back surface of the carrier element (111), comprising a flexible layer (129b) provided with an adhesive layer (128b), through holes (133b) are placed, the position of which coincides with the position of the holes (133a) ) A multilayer sheet (172) and a multilayer substrate (173) together with the central planar layer form a multilayer multichip structure (130).

На фиг.4а и 5а дополнительно представлены варианты установки идентификаторов на биочипах (18, 118) и несущем элементе (20, 111). В соответствии с фиг.4а, первый идентификатор (16), выполненный в форме клеящей ленты, наклеен на вспомогательной зоне биочипа (18), а второй идентификатор (17) наклеен на поверхности несущего элемента (20). Такое решение позволяет защитить идентификатор от влияния реагентов при промывках, поскольку верхний прозрачный многослойный лист (72) защищает внешнюю поверхность идентификатора.Figures 4a and 5a further illustrate installation options for identifiers on biochips (18, 118) and a carrier (20, 111). In accordance with figa, the first identifier (16), made in the form of an adhesive tape, is glued on the auxiliary area of the biochip (18), and the second identifier (17) is glued on the surface of the carrier element (20). This solution allows you to protect the identifier from the influence of reagents during leaching, since the upper transparent multilayer sheet (72) protects the outer surface of the identifier.

В соответствии с фиг.5а, первый (116) и второй (117) идентификаторы графически нанесены на внешнюю поверхность многослойного листа (172) в координатах, в которых расположены вспомогательные зоны биочипов (118) и расположен несущий элемент (111). Как это представлено на фиг.5а, на внешнюю поверхность многослойного листа (172) дополнительно нанесены границы (125) биочипов (118), в соответствии с которыми можно производить разделение биочипов (118) относительно друг друга и последующее отделение индивидуальных биочипов (118) от несущего элемента (111) с помощью отламывания биочипа (118) от несущего элемента (111) в зоне перемычки (158) между биочипом и несущим элементом.In accordance with figa, the first (116) and second (117) identifiers are graphically plotted on the outer surface of the multilayer sheet (172) in the coordinates in which the auxiliary zones of the biochips are located (118) and the carrier element (111) is located. As shown in Fig. 5a, the borders (125) of biochips (118) are additionally applied to the outer surface of the multilayer sheet (172), according to which it is possible to separate biochips (118) relative to each other and then separate individual biochips (118) from the supporting element (111) by breaking off the biochip (118) from the supporting element (111) in the jumper zone (158) between the biochip and the supporting element.

Покрывной листCover sheet

В технических решениях конструкции мультичипа использовано несколько неочевидных решений, которые позволяют решить поставленные технические задачи.In technical solutions of the multichip design, several non-obvious solutions are used that allow solving the technical problems posed.

Одно из решений относится к формированию временной связи между рабочей поверхностью мультичипа и покрывного листа с помощью лент, снабженных односторонним или двухсторонним клеящим слоем. С этой целью в покрывном листе в варианте применения односторонней клеящей ленты формируют отверстия (154), через которые клеящий слой контактирует с поверхностью внешнего слоя мультичипа, как это показано на фиг.1.One solution relates to the formation of a temporary bond between the working surface of the multichip and the cover sheet using tapes provided with a single or double sided adhesive layer. To this end, holes (154) are formed in the cover sheet in an embodiment of a single-sided adhesive tape, through which the adhesive layer contacts the surface of the outer layer of the multichip, as shown in FIG.

Второе решение направлено на повышение надежности проведения гибридизации. С этой целью на внешней поверхности покрывного листа графическим способом нанесена буквенная или цифровая или в их комбинации информация, необходимая для того, чтобы исключить случайные ошибки при нанесении исследуемой пробы на поверхность биочипов.The second solution is aimed at improving the reliability of hybridization. For this purpose, alphanumeric or in combination of the information necessary to avoid accidental errors when applying the test sample to the surface of biochips is graphically printed on the outer surface of the cover sheet.

Другим техническим решением является крепление разделительной наклеек (151, 152, 153) для более легкого отделения покрывного и защитных листов от поверхности мультичипа.Another technical solution is the fastening of separation stickers (151, 152, 153) for easier separation of the cover and protective sheets from the surface of the multichip.

В рамках настоящего изобретения покрывной лист выполняет две функции. Первая функция связана с защитой рабочей поверхности индивидуальных чипов от действия окружающей среды. Вторая функция предназначена для защиты гибридизационного раствора от высыхания во время гибридизации.In the framework of the present invention, the coating sheet has two functions. The first function is to protect the working surface of individual chips from the environment. The second function is to protect the hybridization solution from drying out during hybridization.

Как представлено на фиг.1, покрывной лист содержит, по крайней мере, один гибкий лист (136) и, по крайней мере, одну одностороннюю клейкую ленту (156). Для крепления покрывного листа с помощью клеящей ленты в покрывном листе сформированы отверстия (154).As shown in FIG. 1, the cover sheet comprises at least one flexible sheet (136) and at least one single-sided adhesive tape (156). For fastening the cover sheet with adhesive tape, holes (154) are formed in the cover sheet.

Покрывной лист покрывает либо всю поверхность мультичипа (10), как это показано на фиг.1, либо рабочую поверхность каждого биочипа, либо части рабочей поверхности биочипа или группы биочипов, входящих в мультичип. Причем полосы, защищающие группу биочипов или их элементов, расположены относительно друг друга таким образом, что формируют или вертикальные, или горизонтальные ряды.The cover sheet covers either the entire surface of the multichip (10), as shown in Fig. 1, or the working surface of each biochip, or part of the working surface of the biochip or a group of biochips included in the multichip. Moreover, the strips protecting the group of biochips or their elements are located relative to each other in such a way that they form either vertical or horizontal rows.

На фиг.6а-6б показаны варианты формирования прорезей (137) на поверхности покрывного листа (136), с помощью которых осуществляется возможность отделения края элемента (138, 139) покрывного листа от поверхности биочипа (18) и перевод элемента (138, 139) из планарного горизонтального положения в вертикальное положение вдоль линии перегиба (131а, 131б). При этом открывается и делается доступной, по меньшей мере, одна рабочая область (14) гибридизации с расположенными на ней кластерами (3) и зондами (4), расположенными в активных рабочих зонах индивидуальных биочипов (18). На рабочие зоны наносят гибридизационную смесь и возвращают положение элемента (138, 139) в горизонтальное положение, закрывая тем самым поверхность гибридизационного раствора, нанесенного на рабочую поверхность биочипа (18).On figa-6b shows the options for the formation of slots (137) on the surface of the cover sheet (136), with which it is possible to separate the edge of the element (138, 139) of the cover sheet from the surface of the biochip (18) and the translation of the element (138, 139) from a planar horizontal position to a vertical position along the inflection line (131a, 131b). At the same time, at least one hybridization working area (14) with the clusters (3) located on it and probes (4) located in the active working areas of individual biochips (18) is opened and made accessible. A hybridization mixture is applied to the working areas and the element (138, 139) is returned to the horizontal position, thereby covering the surface of the hybridization solution deposited on the working surface of the biochip (18).

Возможны варианты, при которых покрывной лист выполняется из горизонтальных или вертикальных полос, которые закрывают часть поверхности мультичипа.There are options in which the cover sheet is made of horizontal or vertical stripes that cover part of the surface of the multichip.

На фиг.7а и 7б представлены два варианта крепления покрывного листа с помощью односторонней (156) клеящей ленты (фиг 7а) или с помощью двухсторонней (157) клеящей ленты (фиг 7б). Эти варианты включают, но не ограничивают другие варианты крепления покрывного элемента (136), например варианта с нанесением слоя клея на участки покрывного элемента.On figa and 7b presents two options for attaching the cover sheet using a single-sided (156) adhesive tape (Fig. 7a) or using a double-sided (157) adhesive tape (Fig. 7b). These options include, but are not limited to, other attachment options for the cover member (136), for example, the option to apply a layer of glue to areas of the cover member.

В варианте, когда гибридизационные зоны сформированы в углублениях, сформированных на поверхности чипов (18), например, за счет толщины многослойного листа (72), как это показано на фиг.7а, предпочтительно, чтобы покрывной лист (136) лежал непосредственно на поверхности многослойного листа (72). В этом случае покрывной лист (136) прижимают к поверхности многослойного листа с помощью односторонней клейкой ленты (156). Для обеспечения контакта клеящего слоя ленты (156) с поверхностью многослойного листа (72), закрепленного на несущем элементе (20) и выполненного, например, в виде рамки, в материале покрывного листа (136) формируют ряд сквозных отверстий (154), как это представлено на фиг.1, фиг.6 и фиг.7а.In an embodiment, when hybridization zones are formed in recesses formed on the surface of the chips (18), for example, due to the thickness of the multilayer sheet (72), as shown in Fig. 7a, it is preferable that the cover sheet (136) lie directly on the surface of the multilayer sheet (72). In this case, the cover sheet (136) is pressed against the surface of the multilayer sheet using a single-sided adhesive tape (156). To ensure contact of the adhesive layer of the tape (156) with the surface of the multilayer sheet (72), mounted on the supporting element (20) and made, for example, in the form of a frame, a series of through holes (154) are formed in the material of the coating sheet (136), as presented in figure 1, figure 6 and figa.

На фиг.6а приведен вариант, когда сквозные отверстия (154), через которые осуществляется крепление покрывных листов (136), формируют в виде столбцов, что позволяет объединять зоны крепления покрывного листа (136) через отверстия (154) одновременно для двух рядом расположенных биочипов (18).Fig. 6a shows an embodiment when the through holes (154) through which the cover sheets are fastened (136) are formed in columns, which allows the fastening of the cover sheet (136) through the holes (154) to be combined simultaneously for two adjacent biochips (eighteen).

На фиг.6б приведен вариант, когда сквозные отверстия (154), через которые осуществляется крепление покрывных листов (136), формируют в виде горизонтальных рядов, расположенных с двух сторон биочипов (18). Причем ряды располагают вдоль элементов решетки несущего элемента (20). На фиг.6а элемент (138) покрывного листа (136) расположен над всей поверхностью биочипа (18), что применяется при одновременной гибридизации всех кластеров, расположенных на чипе. В варианте, приведенном на фиг.6б, элемент (139) покрывного листа (136) обеспечивает защиту части рабочей поверхности биочипа (18). Это позволяет повысить степень защиты отдельных рабочих зон (14) от кроссконтаминации при использовании разных исследуемых образцов.Fig.6b shows an option when through holes (154) through which the cover sheets are mounted (136) are formed in the form of horizontal rows located on both sides of the biochips (18). Moreover, the rows are placed along the lattice elements of the supporting element (20). On figa element (138) of the cover sheet (136) is located above the entire surface of the biochip (18), which is used for the simultaneous hybridization of all clusters located on the chip. In the embodiment shown in Fig.6b, the element (139) of the cover sheet (136) provides protection for part of the working surface of the biochip (18). This makes it possible to increase the degree of protection of individual working areas (14) from cross-contamination when using different test samples.

В другом варианте, когда гибридизация проводится на лицевой поверхности биочипа, предпочтительно закреплять покрывной лист (136) на рабочей поверхности мультичипа (10) с помощью двухсторонней клеящей ленты (157), нижний слой которой приклеен к поверхности несущего элемента (20), как это представлено на фиг.7б. В этом случае боковые поверхности клеящей ленты (157) совместно с внутренней поверхностью элемента (138, 139) покрывного листа (136) формируют гибридизационный объем фиксированной величины, что способствует защите от кроссконтаминации и воспроизводимости результатов гибридизации. Прозрачность покрывного листа обеспечивает возможность контроля смачивания всей рабочей зоны биочипа и снижение количества воздушных пузырей. Съем покрывного листа (136) после гибридизации осуществляется с помощью, по меньшей мере, одной разделительной наклейки (152), укрепленной за угол общего покрывного листа (136), как это показано на фиг.1.In another embodiment, when hybridization is carried out on the front surface of the biochip, it is preferable to fasten the cover sheet (136) on the working surface of the multichip (10) using double-sided adhesive tape (157), the lower layer of which is glued to the surface of the carrier element (20), as shown on figb. In this case, the lateral surfaces of the adhesive tape (157) together with the inner surface of the cover sheet element (138, 139) (136) form a hybridization volume of a fixed value, which contributes to protection against cross-contamination and reproducibility of hybridization results. The transparency of the cover sheet provides the ability to control the wetting of the entire working area of the biochip and reduce the number of air bubbles. The removal of the cover sheet (136) after hybridization is carried out using at least one dividing sticker (152), mounted around the corner of the common cover sheet (136), as shown in figure 1.

Для обеспечения длительного хранения и пересылки от производителя к пользователю диагностический тест, структура которого приведена на фиг.1, дополнительно содержит, по меньшей мере, один защитный лист (168, 169), как это показано на фиг.1, или полимерный пакет (170), представленный на фиг.8 в виде файла с боковыми перфорированными отверстиями (177). Причем защитные листы закреплены на лицевой или закреплены одновременно на лицевой и задней поверхностях мультичипа с помощью клеящего слоя (127) (см. фиг.1), расположенного по краям листов (168, 169), обеспечивая герметизацию пространства между лицевой или задней поверхностями мультичипа и внутренними поверхностями защитных листов. Полимерный пакет (170) выполнен с возможностью герметизации внутреннего объема, в котором устанавливается мультичип.To ensure long-term storage and transfer from the manufacturer to the user, a diagnostic test, the structure of which is shown in Fig. 1, additionally contains at least one protective sheet (168, 169), as shown in Fig. 1, or a polymer bag (170 ), presented in Fig. 8 as a file with lateral perforated holes (177). Moreover, the protective sheets are fixed on the front or fixed simultaneously on the front and back surfaces of the multichip using an adhesive layer (127) (see Fig. 1) located at the edges of the sheets (168, 169), providing sealing of the space between the front or back surfaces of the multichip and the inner surfaces of the protective sheets. The polymer bag (170) is configured to seal the internal volume in which the multichip is mounted.

В качестве материала защитных листов (168, 169) или пакета (файла) (170) предпочтительно использовать непрозрачный полимерный материал, например, с отражающей внешней или внутренней поверхностью. Это позволяет обеспечить защиту зондов, размещенных на поверхности мультичипа, от действия ультрафиолетового излучения и проникновения биологически активных частиц из воздуха помещения, в котором находится диагностический тест во время пересылки или хранения.As the material of the protective sheets (168, 169) or the package (file) (170), it is preferable to use an opaque polymeric material, for example, with a reflecting external or internal surface. This allows you to protect the probes located on the surface of the multichip from the action of ultraviolet radiation and the penetration of biologically active particles from the air of the room in which the diagnostic test is located during shipment or storage.

На основе тестов формируют комплекты тестов для диагностики, которые размещают в контейнере, который дополнительно с тестом на основе мультичипа содержит твердый носитель с программным обеспечением, информационный материал.On the basis of the tests, sets of tests for diagnostics are formed, which are placed in a container, which, in addition to the test based on a multichip, contains a solid medium with software, information material.

Контейнер выполнен из полимерного материала и сформирован в виде раскладывающейся коробки (как это представлено на фиг.8) или коробки, в которой сформированы раздельные полости для размещения, по меньшей мере, одного теста и размещения твердых носителей программного обеспечения, информационного материала. Твердый носитель программного обеспечения выполнен в виде компакт-диска, флеш-памяти. На фиг.8 представлен вид контейнера (166), твердого носителя программного обеспечения в форме СД диска (167), инструкции по работе (165), держателя биочипа (164), набора биочипов для проверки качества работы теста (163), а также файла (170), в котором размещен мультичип. На внешней поверхности файла (170) могут быть размещены адреса получателя (174) и отправителя (175) и идентификатор (176). В процессе хранения тесты, размещенные в файлах (170), могут храниться в папках, снабженных устройством зажима, с этой целью в боковой части файла размещены отверстия (177).The container is made of a polymeric material and is formed in the form of a folding box (as shown in Fig. 8) or a box in which separate cavities are formed for placing at least one dough and placing solid media of software, information material. Solid media software is made in the form of a CD, flash memory. On Fig presents a view of the container (166), a solid software carrier in the form of an SD disk (167), operating instructions (165), a biochip holder (164), a set of biochips for checking the quality of the test (163), as well as a file (170) in which the multichip is located. On the external surface of the file (170), the addresses of the recipient (174) and the sender (175) and the identifier (176) can be placed. During storage, tests placed in files (170) can be stored in folders equipped with a clamping device; for this purpose, holes (177) are placed in the side of the file.

Твердый носитель программного обеспечения может быть представлен в виде компакт-диска, флеш-памяти или другого типа носителя с общим объемом памяти не менее 1Гбайта.Solid media software can be presented in the form of a CD, flash memory or other type of media with a total memory capacity of at least 1 GB.

В состав информационного материала могут входить: а) инструкция по работе с мультичипом в режиме гибридизации и сканирования данных, б) наклейки, снабженные клеящим слоем для идентификации отдельных биочипов. В состав комплекта может быть включен набор биочипов для контроля качества работы сканера, качества растворов гибридизации и работоспособности метки.The information material may include: a) instructions for working with a multichip in the hybridization and data scanning mode, b) stickers equipped with an adhesive layer to identify individual biochips. The kit may include a set of biochips to control the quality of the scanner, the quality of hybridization solutions and the health of the label.

Для проведения комплексной диагностики формируют набор, в состав которого входит контейнер с тестом, контейнер с набором реагентов для проведения гибридизации, контейнер с тестовыми веществами для проверки качества реагентов гибридизации, контейнер с биологически активными веществами в качестве положительного контроля.To conduct a comprehensive diagnosis, a kit is formed, which includes a container with dough, a container with a set of reagents for hybridization, a container with test substances for checking the quality of hybridization reagents, a container with biologically active substances as a positive control.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Все введенные в состав диагностического теста компоненты дополняют друг друга и обеспечивают взаимосвязь элементов, входящих в состав теста, позволяют усовершенствовать качества анализа, упростить процедуру диагностики, улучшить хранение и доставку теста для конечного пользователя.All components included in the diagnostic test complement each other and ensure the interconnection of the elements that make up the test, improve the quality of analysis, simplify the diagnostic procedure, improve storage and delivery of the test to the end user.

Разработанная комплексная тест-система обеспечивает стандартность операций гибридизации и сканирования, позволяет снизить сроки и трудоемкость выполнения операций при постоянном контроле работоспособности основных компонентов системы.The developed integrated test system ensures the standardization of hybridization and scanning operations, reduces the time and laboriousness of operations with constant monitoring of the health of the main components of the system.

Поставленные задачи выполняются за счет введения в структуру мультичипа элементов, позволяющих повысить эффективность процесса гибридизации за счет использования покрывных листов, усовершенствовать процесс хранения за счет введения защитных листов или защитного пакета для обеспечения двойной защиты от воздействия биологических материалов, находящихся в воздушной среде, и от воздействия ультрафиолетового излучения.The tasks are carried out by introducing elements into the structure of the multichip, which can increase the efficiency of the hybridization process by using cover sheets, improve the storage process by introducing protective sheets or a protective bag to provide double protection against exposure to biological materials in the air, and from exposure ultraviolet radiation.

Введение в состав диагностического набора носителей программного обеспечения позволяет проводить более корректную обработку результатов за счет установки новых версий программного обеспечения.Introduction to the diagnostic set of software media allows for more correct processing of results by installing new versions of software.

ЛитератураLiterature

Claims (5)

1. Тест для медицинской, ветеринарной, пищевой диагностики, криминалистики и контроля окружающей среды, содержащий мультичип, в состав которого входит не менее двух индивидуальных биочипов, содержащих кластеры с зондами и прикрепленных к клеевому слою многослойной подложки, где в пределах рабочих зон каждого биочипа иммобилизован, по меньшей мере, один тип белкового или нуклеотидного зонда, отличающийся тем, что содержит: а) несущий планарный элемент, прикрепленный к многослойной подложке с помощью нанесенного на нее клеевого слоя, б) многослойный лист для формирования гибридизационных зон, который прикреплен к поверхности биочипов и несущего планарного элемента и имеет отверстия, положение которых совпадает с положением кластеров с зондами, в) покрывной лист, верхний и нижний защитные листы, имеющие по периметру клеевой слой для крепления защитного листа к покрывному листу и многослойной подложке соответственно и снабженные разделительными наклейками, прикрепленными к одному из углов защитного листы, при этом многослойная подложка выполнена сплошной или имеет отверстия, положение которых совпадает с положением отверстий в многослойеном листе, при этом покрывной лист размещен над многослойным листом, прикреплен к нему с помощью односторонней или двухсторонней клеящей ленты, снабжен прикрепленной к его углу разделительной наклейкой и имеет прорези для отгиба элементов покрывного листа для обеспечения, таким образом, доступа к кластерам с зондами, при этом на верхнем защитном листе дополнительно размещены идентификатор, адрес отправителя и адрес получателя.1. A test for medical, veterinary, food diagnostics, forensic science and environmental control, containing a multichip, which includes at least two individual biochips containing clusters with probes and attached to the adhesive layer of a multilayer substrate, where it is immobilized within the working zones of each biochip at least one type of protein or nucleotide probe, characterized in that it contains: a) a planar bearing element attached to a multilayer substrate by means of an adhesive layer deposited on it, b) many a layered sheet for the formation of hybridization zones, which is attached to the surface of biochips and a bearing planar element and has holes whose position coincides with the position of the clusters with probes, c) a cover sheet, upper and lower protective sheets, which have an adhesive layer around the perimeter for attaching the protective sheet to the cover sheet and the multilayer substrate, respectively, and provided with release stickers affixed to one of the corners of the protective sheet, while the multilayer substrate is solid or has an opening the position of which coincides with the position of the holes in the multilayer sheet, while the cover sheet is placed above the multilayer sheet, attached to it with a single or double sided adhesive tape, provided with a separating sticker attached to its corner and has slots for bending the elements of the cover sheet to ensure thus, access to clusters with probes, with the identifier, sender address and recipient address being additionally placed on the upper protective sheet. 2. Тест по п.1, отличающийся тем, что на многослойном листе размещен идентификатор штрихкода для идентификации мультичипа.2. The test according to claim 1, characterized in that the barcode identifier is placed on the multilayer sheet to identify the multichip. 3. Набор для медицинской, ветеринарной и пищевой диагностики, криминалистики и контроля окружающей среды, включающий контейнер, в котором размещены тесты, выполненные согласно п.1, твердый носитель с программным обеспечением, информационный материал и держатель индивидуальных биочипов, контейнер с набором реагентов для проведения гибридизации, контейнер с тестовыми веществами для проверки качества растворов гибридизации и контейнер с биологически активными веществами в качестве положительного контроля.3. A kit for medical, veterinary and food diagnostics, forensic science and environmental control, including a container that contains the tests performed according to claim 1, a solid medium with software, information material and an individual biochip holder, a container with a set of reagents for conducting hybridization, a container with test substances for checking the quality of hybridization solutions and a container with biologically active substances as a positive control. 4. Набор по п.3, отличающийся тем, что твердый носитель с программным обеспечением выполнен в виде компакт-диска или флеш-памяти.4. The kit according to claim 3, characterized in that the solid media with software is made in the form of a CD or flash memory. 5. Набор по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит набор биочипов для контроля качества работы сканера, качества растворов гибридизации и работоспособности метки. 5. The kit according to claim 3, characterized in that it further comprises a set of biochips for monitoring the quality of the scanner, the quality of hybridization solutions and the health of the label.

Images