WO2000058721A1 - Electrophoresis chip and device for operating an electrophoresis chip - Google Patents

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WO2000058721A1
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channel
electrophoresis chip
separation
cathode
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PCT/EP2000/002510
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Hans-Joachim Hartmann
Renate Konrad
Jörg SCHIEWE
Rainer Pommersheim
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INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH
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Definitions

  • Electrophoresis chip and device for operating an electrophoresis chip are Electrophoresis chip and device for operating an electrophoresis chip
  • the invention relates to an electrophoresis chip made of a plate-shaped substrate provided with a cover plate with separation channels which are made in the substrate as grooves, cathodes being provided at the beginning of the separation channels and at least one anode at the end of the separation channels, and being arranged in rows and columns in a matrix-like manner Sample application areas, in the place of which the cover plate has openings. Furthermore, a device for operating at least one electrophoresis chip is described.
  • micro total analysis systems are increasingly being used for analytical and diagnostic purposes.
  • Such systems enable simultaneous and rapid pretreatment, implementation and / or analysis of a large number of samples.
  • electrophoresis chips For the electrophoretic separation and analysis of DNA, RNA or protein fragments or other electrically charged molecules, plate-shaped components with capillary-like grooves are used as separation channels, which are referred to as electrophoresis chips, as miniaturized systems.
  • Methods for microstructuring for example of silicon, metals, glass or polymers, are used for the production of such components.
  • Inexpensive analysis systems obtained from polymeric materials, in particular by means of molding processes have the decisive advantage that, as disposable systems, they do not have to be laboriously cleaned and thus there are no contamination problems.
  • the chip consists of a glass plate with 48 separation channels as grooves. Each separation channel is connected to a sample feed unit integrated on the chip, which enables the serial feed of 2 different samples, so that 96 samples can be separated with 48 separation channels.
  • the microstructured The glass plate is covered with a polymer film, with 96 holes in an 8x12 matrix arrangement, among other things, making it possible to sample with an 8-fold pipetting machine.
  • the sample supply unit in electrophoresis chips usually has a cross structure, i. H. the separation channel crosses at right angles an injection channel arranged between a waste reservoir and a sample application area. The samples are brought into the area of the separation channel by migration in an electrical field applied between the sample application area and the waste reservoir.
  • the separation channels are arranged between the cathode and anode in such a way that they have the same length.
  • an elastomer film with holes in these areas with a thickness of 1 mm is placed.
  • An electrode array held by a circuit board with conductor tracks is located above this arrangement of micro-structured glass plate and reservoir-forming elastomer film.
  • platinum wires are attached to the board, which protrude into the holes in the reservoirs.
  • the detection of the separated samples takes place optically in an area in front of the anode, where the separation channels run parallel to one another.
  • the possibility is mentioned of providing 96 individual separation channels.
  • an application of 4 samples per separation channel is mentioned.
  • a major disadvantage of these known electrophoresis chips is the number of reservoirs to be filled and contacted, which goes beyond the actual number of sample application areas. This involves complex electrical contacting and control. An integration of the electrodes in the electrophoresis chip is not readily achievable with this configuration and provided that electrical conductor tracks and fluid channels do not cross.
  • the object of the present invention is therefore to provide an electrophoresis chip of the type mentioned at the beginning, the sample application areas of which can be arranged in the grid dimension of a microtiter plate with a large number of wells, for example 384, 1536 or larger, and in which the electrodes are integrated is possible in the electrophoresis chip.
  • a device for operating at least one electrophoresis chip which allows easy handling of the electrophoresis chips as disposable parts, is to be demonstrated.
  • This electrophoresis chip An essential feature of this electrophoresis chip is the exactly one sample application area integrated into the beginning of each separation channel.
  • the sample application area is formed by a widened area of the separation channel and connected to a cathode via an intermediate channel.
  • This electrophoresis chip therefore does not have the sample feed units with cross structure used in known electrophoresis chips.
  • sample amounts in the range from 1 ⁇ l to 100 ⁇ l are applied, which is done by pipetting.
  • a sufficiently small amount of it is brought into the area of the separation channel.
  • a sample of a sufficiently small amount can also be introduced directly into a separation channel widened to form a sample application area.
  • the sample feed units previously used, each with at least two reservoirs, can thereby be saved. This also eliminates the need for electrodes and sample reservoirs. This reduces the number of openings to N sample application areas, which also do not need to be electrically contacted.
  • this enables the electrodes required for the actual separation to be integrated on the electrophoresis chip.
  • the space saving achieved in this way creates the possibility of achieving an even higher density of the sample application areas, and thus also of an arrangement corresponding to the grid size of a titer plate with 384, 1536 or even higher number of wells. It is precisely this arrangement in the same grid dimension that enables parallel and thus sufficiently rapid transfer of samples from a titer plate to the electrophoresis chip.
  • the application of the samples can therefore be simplified to the extent that pipettes, the volumes of which cannot be reduced arbitrarily, are no longer required. Rather, quantities are sufficient that can be attached to a small structure, for example a thin wire end, by adsorption and released again by diffusion.
  • a metal wire for example a diameter of 50 ⁇ m to 150 ⁇ m, is immersed in the sample, for example in the recess of a microtiter plate, and then introduced into the sample application area in the separation channel of the electrophoresis chip.
  • cathode and anode are used in the description and in the claims instead of the general terms electrode and counter electrode.
  • electrode and counter electrode are used in the description and in the claims instead of the general terms electrode and counter electrode.
  • reverse assignment as anode and cathode is also possible.
  • the invention thus comprises any assignment of the electrodes and counter electrodes.
  • the cathodes and the anode can be part of at least one separate unit which is connected to the electrophoresis chip. According to an advantageous embodiment, however, the cathodes and the anode are integrated in the substrate. This considerably simplifies the construction and handling of the electrophoresis chip in that no additional unit having the electrodes, for example a circuit board with pins as electrodes, has to be arranged and contacted over the electrophoresis chip. By eliminating the sample supply units with the injection channels, the electrodes connected to the sample supply are eliminated. The remaining electrodes required for electrophoretic separation can be integrated on the chip. These can be attached to the top, the bottom or in the chip material itself.
  • the cathodes and the anode are advantageously arranged in such a way that the same electric field prevails in all separation channels.
  • the cathodes and / or the anode are preferably designed as cathode channels or anode channel. These channels are made as grooves in the plate-shaped substrate. The bottoms of these grooves have at least one layer of an electrically conductive material.
  • the intermediate channels connected to the sample application areas open into cathode channels, while the separation channels beginning with the sample application areas open into the anode channel.
  • the configuration of the cathodes and anodes as channels creates a large reservoir volume for buffer solutions in the plane of the electrophoresis chip in comparison with the known solutions. It is therefore not necessary to enlarge the reservoirs beyond the level of the chip, for example by fitting pipette tips filled with buffer solution or a thick elastomer film (P. C. Simpson, op. Cit.) Provided with holes for the buffer reservoir.
  • the layer of an electrically conductive material is advantageously at least one metal layer, in particular a gold layer.
  • the metal possibly with an adhesive layer in between, is evaporated onto the groove bottoms.
  • Such layers thicknesses of 10 nm to 200 nm are advantageous, can be applied inexpensively using coating methods, such as sputtering or vapor deposition. In order to achieve a coating of only the groove bottoms, other areas of the chip are advantageously covered with a mask.
  • the cathode channels are preferably designed to be electrically and fluidly connected. Such a fluidically connected channel structure makes it easier to fill with a buffer solution or a gel and also increases the available reservoir volume.
  • the bottoms of this channel structure are advantageously provided with at least one electrically conductive layer throughout.
  • the cathode channels are advantageously arranged in a column-like manner between columns of sample application areas such that two adjacent cathode channels each surround two columns of sample application areas laterally.
  • the cathode channels arranged in columns in this way are connected to one another above the top row of the sample application areas by a transverse cathode channel.
  • the separation channels advantageously open parallel to one another into an anode channel oriented transversely thereto.
  • This area advantageously serves as a detection area.
  • the electrophoresis chip is designed to be optically transparent at least in this area.
  • a channel is advantageously arranged on the chip as a buffer reservoir parallel to the transverse cathode channel and / or parallel to the anode channel. This is connected to the cathode channel or anode channel at least in a central region.
  • the bottom of the channel serving as a buffer reservoir can also be coated in an electrically conductive manner.
  • the cathode channels, the anode channel and / or the one serving as a buffer reservoir Channel advantageously a width> 200 ⁇ m, particularly advantageously from 500 ⁇ m to 3 mm.
  • These channels thus have a significantly greater width than the separating channels, the width and / or depth of which is advantageously in the range from 0.1 ⁇ m to 200 ⁇ m, particularly advantageously in the range from 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the separation channels preferably have the same lengths. This requires a meandering guidance of the channels in curves or loops.
  • the largest possible curve radii advantageously> 200 ⁇ m, in particular between 300 ⁇ m and 700 ⁇ m, should be provided.
  • Each separation channel advantageously has the same number of right and left curves in order to achieve the same separation conditions.
  • Each separation channel extends between the sample application area and the anode.
  • the sample application area is formed by a widened area of the separation channel, this area advantageously having a diameter of 50 ⁇ m to 500 ⁇ m, in particular of 80 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the depth of the sample application area is advantageously 10 ⁇ m to 300 ⁇ m. A depth that is essentially the same as that of the separation channels is preferred, which results in a significant simplification of the manufacture.
  • the intermediate channel connecting the sample application areas to a cathode or a cathode channel advantageously has a width greater than or equal to the width of the separation channel leading away from the sample application area.
  • the width is also selected to be less than or equal to the diameter of the sample application area. This ensures a good fluidic connection with the cathode channel, with only a slight diffusion of an applied sample into the intermediate channel.
  • Widths of the intermediate channel from 50 ⁇ m to 400 ⁇ m are preferred.
  • the depth is advantageously selected to be equal to the depth of the sample application area, the separation channel and / or the electrode channel. It is conceivable that a Area of the bottom of the intermediate channel has a metallic coating which is connected as an electrode. For this purpose, the metallic coating can extend from the electrode channel into the intermediate channel.
  • the electrophoresis chip has a cover plate which has holes as through openings at least in the area of the sample application areas.
  • the plate-shaped substrate with the channels structured into it is preferably a one-piece polymer part produced by molding.
  • the cover plate is likewise preferably a polymer film which has corresponding holes.
  • Suitable materials are, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonates (PC), cycloolefinic copolymers (COC), polyoxymethylene (POM), polystyrene (PS), polyurethanes or silicones.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PC polycarbonates
  • COC cycloolefinic copolymers
  • POM polyoxymethylene
  • PS polystyrene
  • silicones silicones.
  • the use of other materials, such as glass or silicon, for the substrate and / or the cover plate can also be considered.
  • the cover plate can be connected to the substrate using adhesive methods known from microfluidic systems. If both parts are polymer parts, a solvent is suitable for the connection, for example or solvent mixture which has swelling or dissolving properties with respect to these materials.
  • the individual cathodes or the coherent cathode channel structure and the anode are connected to electrical connection contacts which extend through to the top and / or bottom of the electrophoresis chip.
  • the connection contacts are not on the top and / or bottom but on one or more sides of the circumference of the chip.
  • the corresponding device for operating at least one electrophoresis chip has a holding and holding device for fixing the spatial position of the chip. Electrical connection contacts are provided which automatically cause electrical contact when the electrophoresis chip is inserted. An externally shielded electrical power supply is also provided.
  • the device is particularly suitable for operating the electrophoresis chips according to the invention. By separating the electrophoresis chip as a disposable part and the operator unit, it is possible to carry out electrophoretic separations of a large number of samples inexpensively and with little human effort. Automation using laboratory robots is also conceivable.
  • the device is advantageously designed in such a way that at least the detection area of the separation channels is accessible from the top for detection, for example in a fluorescence microscope.
  • the device is advantageously designed so flat that it can be used under a microscope objective.
  • At least part of a system for the detection of optionally marked samples, in particular biomolecules, present in the separation channels of the electrophoresis chip is particularly advantageously integrated into the device.
  • FIG. 2a shows a section of the electrophoresis chip according to FIG. 1 as an SEM image
  • FIG. 2b shows a section of the negative mold for producing the electrophoresis chip according to FIG. 1 as an SEM image
  • FIG. 3 shows the electrophoresis chip according to FIG. 1 cut from the side
  • FIG. 6 shows a device for operating an electrophoresis chip with an inserted chip according to FIG. 1 in a perspective representation cut from the side
  • FIG 7 shows an electropherogram obtained with an electrophoresis chip according to the invention.
  • FIG. 1 shows an electrophoresis chip 1 according to the invention in a top view from above.
  • the chip 1 consists of a thin plate made of a polymeric material as the substrate 2.
  • the structures shown are introduced as depressions in the form of grooves in the top of the plate.
  • the separating channels 3a, 3b, ... and the intermediate channels 8a, 8b, ... are shown as black lines.
  • the 96 sample application areas 7a, 7b, ..., which can be recognized as black dots, are arranged in a matrix in 8 rows and 12 columns. These sample application areas are connected to the cathodes 5a, 5b, ...
  • Each sample application area 7a, 7b, ... is integrated in the beginning of a separation channel 3a, 3b, ..., the sample application area being formed by a widened area of the separation channel 3a, 3b, ...
  • the separation channels 3a, 3b, ... are guided in loops such that they have the same length and the same number of bends. All separating channels 3a, 3b, ... open into the anode 6, the channels being guided parallel to one another in the detection area located in front of the anode.
  • the cathodes 5a, 5b, ... and the anode 6 are integrated in the substrate 2 and are designed in the form of grooves 22a, 22b, ... and 23 as cathode channels 20a, 20b, ... and as anode channel 21, respectively .
  • the groove bottoms 24a, 24b, ... and 25 are coated with an electrically conductive material 26.
  • Two columns S1, S2; S3, S4; ... of sample application areas 7a, 7b, ... are each of two cathode channels 20a, 20b; 20b, 20c; 20c, 20d; ... surrounded on the side.
  • the 7 cathode channels 20a to 20g are connected to one another both electrically and fluidically above the top line of sample application areas by a transverse cathode channel 20h, so that a comb-like cathode structure is present.
  • a channel 27 serving as a buffer reservoir is arranged parallel and above the transverse cathode channel 20h, both being connected to one another in the central region.
  • the anode channel 21 is connected in a central region to a channel 28, which is arranged parallel and below this and serves as a buffer reservoir.
  • PMMA was chosen as the substrate material, the chip 1 having an external dimension of 61 x 62 x 2 mm.
  • the 96 sample application areas 7a, 7b, ... were arranged in the grid dimension of a commercially available 384 microtiter plate, around a parallel one Allow transfer of 96 samples each.
  • the separation channels 3a, 3b, ... of a uniform length of 67 mm each had a width and depth of 50 ⁇ m. Separating channels 3a, 3b, ... running parallel were separated from one another by webs with a width of 50 ⁇ m.
  • the radii of the bends of the separation channels were between 360 ⁇ m and 500 ⁇ m. The number of turns was minimal and chosen the same for all separation channels.
  • Each sample application area 7a, 7b, ... was formed by a widened area located in the beginning of the separation channel and having a diameter of approximately 150 ⁇ m.
  • the intermediate channels 8a, 8b, ... had a width of 100 ⁇ m and a depth of 50 ⁇ m.
  • the electrode channels 20a, 20b, ..., 21 and the channels 27, 28 serving as a buffer reservoir were chosen to be relatively wide with a width of approximately 3 mm.
  • the top of the substrate 2 was covered with a 125 ⁇ m thick PMMA film, not shown here, which had holes in the area of the sample application areas 7a, 7b,.
  • the PMMA substrate 2 was microstructured by embossing.
  • a metallic mold insert obtained by electroplating was used as the stamp.
  • a silicon wafer was first structured as a negative using a chrome mask using photolithography and ASE (Advanced Silicon Etching) techniques. Starting from this negative mold, the nickel mold insert was obtained by double galvanic molding. It is also conceivable to use the silicon wafer directly as an embossing stamp, it being advantageous to mechanically stabilize the silicon wafer for this purpose by bonding on a glass plate. In order to avoid a double galvanic impression, a corresponding silicon structure can first be produced in the positive and this can then be galvanically molded in order to obtain a metallic mold insert as a negative mold.
  • FIG. 2a shows a detail from FIG. 1 as a picture in a scanning electron microscope (SEM), with corresponding parts the same reference numerals are used as in Fig. 1.
  • a separation channel 3d can be seen, which is widened in its beginning to form an approximately circular sample application area 7d. This sample application area is connected to the cathode 5a via the intermediate channel 8d.
  • the routing of the separation channels 3a, 3b, ... can be seen in loops in order to achieve an equal length before the separation channels are guided directly parallel to one another. Due to the representation as an SEM image, all channels, including the cathode channels 20a, 20b, ... are shown in black. Furthermore, due to distortion effects, the cathode channels 20a, 20b, ... appear to be barrel-shaped and not straight, as in FIG. 1.
  • FIG. 2b Another SEM image is shown in Figure 2b.
  • a section of the negative mold in silicon is shown for producing the structures shown in FIG. 2a.
  • the same reference numerals as in FIG. 2a were used as negative for corresponding structures.
  • the section shown includes the sample application area 7d and the leading areas of the intermediate channel 8d and the separation channel 3d in the form of webs. The same height of these three structures and the circular configuration of the sample application area 7d can be clearly seen.
  • FIG. 3 shows a section of the electrophoresis chip 1 shown in FIG. 1 along the line III-III, wherein for the sake of clarity no true-to-scale representation has been chosen. All channels are in the form of grooves 4a to 4p, 8a, 8p, 22a, 22b in the top of the substrate 2.
  • a cover plate 10, not shown in FIG. 1, is applied as a film to the substrate 2.
  • the film 10 In the area of the sample application areas 7a and 7p, the film 10 each has an opening 11a, 11p.
  • the sample application areas 7a and 7p are connected to the cathode channels 20a and 20b via the intermediate channels 8a and 8p.
  • the cathode channels 20a and 20b have an electrically conductive material 26 on their groove bottoms 24a and 24b, which serves as the actual cathode 5a and 5b.
  • the separation channels 3a to 3p which are parallel to each other, are shown.
  • FIG. 4 shows a cover plate 10 in the form of a film with 96 openings 11a, 11b, ... in a perspective view, 8 holes each being arranged in 12 columns S1, S2, ...
  • the film 10 has a passage opening 31a, 31b in the form of a slot above and below the columns S1, S2, ...
  • the position of these slits 31a, 31b corresponds to the position of the channels 27, 28 serving as a buffer reservoir and thus enables the channels to be filled with a buffer or gel.
  • a hole is provided towards the corners of the cover plate 10, which corresponds to structures on the substrate, and thus enables easier adjustment of the two parts to one another.
  • the holes 11a, 11b, ... or the slots 31a, 31b can be obtained by laser ablation, water jet cutting, drilling, milling or punching.
  • FIG. 5 shows a top view of a shadow mask 40 which is used to apply the electrically conductive material 26 to the groove bottoms 24a, 24b, ..., 25 of the electrode channels 20a, 20b, ... 21 and the channels 27 serving as a buffer reservoir. 28 is used.
  • this mask 40 is positioned over the substrate 2 in such a way that the groove bottoms to be coated match the corresponding structures of the mask 40 which are designed as through openings 41.
  • An electrically conductive material is then deposited from the gas phase, for example by vapor deposition. First a 100 nm thick titanium or aluminum layer is evaporated as an adhesion promoter, then a 50 nm thick gold layer is deposited.
  • the shadow mask itself was produced by means of photolithographic processes using ASE (Advanced Silicon Etching) techniques.
  • a device 50 according to the invention for operating an electrophoresis chip 1 is shown in perspective in section in FIG. 6 from the side.
  • the device 50 comprises an upwardly open housing 51, the inner cross section of which is dimensioned such that an electrophoresis chip 1 can be inserted.
  • a circuit board 53 connected to an electrical supply line 55, electrical conductor tracks 54 leading to electrical supply on the circuit board 53 leading to electrical connection contacts 52a, 52b, 52c in the form of sockets.
  • the electrophoresis chip 1 has corresponding electrical connection contacts 30a, 30b, 30c in the form of pins, so that when the chip 1 is inserted, these pins engage in the corresponding sockets of the circuit board 53, and an electrical contact is thus automatically effected.
  • HEC hydroxyethyl cellulose
  • PVP polyvinyl pyrrolidone
  • electrophoresis chip using a sample application area integrated into the beginning of the separation channel, one could use conventional electrophoresis chips comparable separation result can be achieved. In this way, in particular the use of a cross-channel structure as a sample feed unit and the associated application of larger sample quantities can be saved.

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Abstract

The invention relates to an electrophoresis chip and a device for operating such a chip. With known electrophoresis chips integration of the electrodes is virtually impossible owing to the relatively large number of reservoirs to be filled and contacted. The aim of the invention is to provide an electrophoresis chip (1) which has sample application zones which can be positioned in the grid of titration plates but do not present the above disadvantages. To this end exactly one sample application area (7a, 7b, ...) is integrated into the beginning of each separation channel, formed by an expanded area of said separation channel (3a, 3b, ...) and via an intermediate channel (8a, 8b, ...) connected to a cathode (5a, 5b, ...). This configuration permits the integration of the electrodes (5a, 5b, ..., 6) in the form of electrode channels (20a, 20b, ..., 21) and the parallel application of samples.

Description

Elektrophoresechip sowie Gerät zum Betreiben eines Elektrophoresechips Electrophoresis chip and device for operating an electrophoresis chip
Die Erfindung betrifft einen Elektrophoresechip aus einem mit einer Deckplatte versehenen plattenförmigen Substrat mit Trennkanälen, die in dem Substrat als Nuten eingebracht sind, wobei am Anfang der Trennkanäle Kathoden und am Ende der Trennkanäle mindestens eine Anode vorgesehen sind, und mit matrixartig in Zeilen und Spalten angeordneten Probenauftragungsbereichen, an deren Stelle die Deckplatte Öffnungen aufweist. Weiterhin wird ein Gerät zum Betreiben mindestens eines Elektrophoresechips beschrieben.The invention relates to an electrophoresis chip made of a plate-shaped substrate provided with a cover plate with separation channels which are made in the substrate as grooves, cathodes being provided at the beginning of the separation channels and at least one anode at the end of the separation channels, and being arranged in rows and columns in a matrix-like manner Sample application areas, in the place of which the cover plate has openings. Furthermore, a device for operating at least one electrophoresis chip is described.
In der Biotechnologie und Medizin werden für analytische und diagnostische Zwecke zunehmend miniaturisierte Systeme, sogenannte micro total analysis Systems (μTAS), eingesetzt. Solche Systeme ermöglichen eine gleichzeitige und schnelle Vorbehandlung, Umsetzung und/ oder Analyse einer großen Anzahl von Proben. Zur elektrophoretischen Auftrennung und Analyse von DNA-, RNA- oder Protein-Fragmenten oder anderen elektrisch geladenen Molekülen werden als miniaturisierte Systeme plattenförmige Bauteile mit kapiliarartigen Nuten als Trennkanäle eingesetzt, die als Elektrophoresechip bezeichnet werden. Für die Herstellung solcher Bauteile werden Verfahren zur Mikrostrukturierung, beispielsweise von Silizium, Metallen, Glas oder Polymeren, eingesetzt. Insbesondere mittels Abformverfahren aus polymeren Werkstoffen erhaltene kostengünstige Analysesysteme haben den entscheidenden Vorteil, daß sie als Wegwerfsysteme nicht aufwendig gereinigt werden müssen und damit keine Kontaminationsprobleme auftreten.In biotechnology and medicine, miniaturized systems, so-called micro total analysis systems (μTAS), are increasingly being used for analytical and diagnostic purposes. Such systems enable simultaneous and rapid pretreatment, implementation and / or analysis of a large number of samples. For the electrophoretic separation and analysis of DNA, RNA or protein fragments or other electrically charged molecules, plate-shaped components with capillary-like grooves are used as separation channels, which are referred to as electrophoresis chips, as miniaturized systems. Methods for microstructuring, for example of silicon, metals, glass or polymers, are used for the production of such components. Inexpensive analysis systems obtained from polymeric materials, in particular by means of molding processes, have the decisive advantage that, as disposable systems, they do not have to be laboriously cleaned and thus there are no contamination problems.
P. C. Simpson et al. beschreiben in Proc. Natl. Acad. Sei. USA, Vol. 95, pp. 2256-2261 , March 1998, Biophysics, unter anderem einen Elektrophoresechip zur elektrophoretischen Auftrennung von 96 Proben. Der Chip besteht aus einer Glasplatte, die 48 Trennkanäle als Nuten aufweist. Jeder Trennkanal ist mit einer auf dem Chip integrierten Probenzuführungseinheit verbunden, die die serielle Zuführung von 2 unterschiedlichen Proben ermöglicht, so daß mit 48 Trennkanälen 96 Proben aufgetrennt werden können. Die mikrostrukturierte Glasplatte ist mit einer Polymerfolie abgedeckt, wobei unter anderem 96 Löcher in einer 8x12 Matrixanordnung die Probenaufgabe mit einem 8-fach Pipettierautomaten ermöglichen.PC Simpson et al. describe in Proc. Natl. Acad. Be. USA, Vol. 95, pp. 2256-2261, March 1998, Biophysics, including an electrophoresis chip for electrophoretic separation of 96 samples. The chip consists of a glass plate with 48 separation channels as grooves. Each separation channel is connected to a sample feed unit integrated on the chip, which enables the serial feed of 2 different samples, so that 96 samples can be separated with 48 separation channels. The microstructured The glass plate is covered with a polymer film, with 96 holes in an 8x12 matrix arrangement, among other things, making it possible to sample with an 8-fold pipetting machine.
Die Probenzuführungseinheit bei Elektrophoresechips weist üblicherweise eine Kreuzstruktur auf, d. h. den Trennkanal kreuzt im rechten Winkel ein zwischen einem Abfallreservoir und einem Probenauftragungsbereich angeordneter Injektionskanal. Die Proben werden in den Bereich des Trennkanals durch Wanderung in einem zwischen dem Probenauftragungsbereich und dem Abfallreservoir angelegten elektrischen Feld gebracht.The sample supply unit in electrophoresis chips usually has a cross structure, i. H. the separation channel crosses at right angles an injection channel arranged between a waste reservoir and a sample application area. The samples are brought into the area of the separation channel by migration in an electrical field applied between the sample application area and the waste reservoir.
Simpson et al. beschreiben an oben angegebener Stelle eine solche Probenzuführungseinheit mit Kreuzstruktur, wobei der den Trennkanal kreuzende Injektionskanal mit zwei Probenauftragungsbereichen verbunden und ein Abfall reservoir zwei Probenzuführungseinheiten zugeordnet ist. Zur Probenauftragung und Elektrodenzuführung sind 5/4N+7 Löcher, d. h. für diesen 96-er Chip 127 Löcher vorzusehen. Als theoretisches Minimum wird eine Anzahl von N+3 notwendigen Löchern bei N Proben angegeben.Simpson et al. describe such a sample supply unit with a cross structure at the location specified above, the injection channel crossing the separation channel being connected to two sample application areas and a waste reservoir being assigned to two sample supply units. For sample application and electrode feeding there are 5 / 4N + 7 holes, i.e. H. to provide 127 holes for this 96 chip. As a theoretical minimum, a number of N + 3 necessary holes is given for N samples.
Die Trennkanäle sind derart zwischen Kathode und Anode angeordnet, daß sie eine gleiche Länge aufweisen. Zur Erhöhung des Volumens der einzelnen Pufferreservoire in den Probenauftragungsbereichen und Abfallreservoiren wird eine in diesen Bereichen Löcher aufweisende Elastomerfolie einer Dicke von 1 mm aufgesetzt. Über diese Anordnung von mikrostrukturierter Glasplatte und Reservoir bildender Elastomerfolie befindet sich ein von einer Platine mit Leiterbahnen gehaltenes Elektrodenarray. Hierzu sind in der Platine Platin- Drähte befestigt, die in die Löcher der Reservoirs hineinragen.The separation channels are arranged between the cathode and anode in such a way that they have the same length. To increase the volume of the individual buffer reservoirs in the sample application areas and waste reservoirs, an elastomer film with holes in these areas with a thickness of 1 mm is placed. An electrode array held by a circuit board with conductor tracks is located above this arrangement of micro-structured glass plate and reservoir-forming elastomer film. For this purpose, platinum wires are attached to the board, which protrude into the holes in the reservoirs.
Die Detektion der aufgetrennten Proben erfolgt optisch in einem Bereich vor der Anode, wo die Trennkanäle parallel zueinander verlaufen. Um den Durchsatz zu verdoppeln, wird die Möglichkeit erwähnt, 96 einzelne Trennkanäle vorzusehen. Zur Erhöhung der Integrationsdichte auf einem Chip wird eine Auftragung von 4 Proben pro Trennkanal genannt.The detection of the separated samples takes place optically in an area in front of the anode, where the separation channels run parallel to one another. In order to double the throughput, the possibility is mentioned of providing 96 individual separation channels. To increase the integration density on a chip, an application of 4 samples per separation channel is mentioned.
In einem späteren Artikel beschreiben R. A. Mathies et al. in Proceedings of the Micro Total Analysis Systems '98 Workshop, held in Banff, Canada, 13-16 October 1998, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, neben dem zuvor ausgeführten Elektrophoresechip einen Chip mit 96 einzelnen Trennkanälen zur Auftrennung von 96 Proben. Hierdurch wird der Durchsatz bei gleichzeitiger Vermeidung von Querkontaminationen erhöht. Es wird genannt, daß hierbei ein entsprechendes Layout unter Beibehaltung der rechtwinkligen Ausgestaltung schwierig zu konfigurieren wäre. Daher wird eine radiale Konfiguration der Trennkanäle vorgeschlagen, wobei der Elektrophoresechip als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist. An dem radial nach außen gelegenen Anfang je zwei benachbarter Trennkanäle ist eine Probenzuführungseinheit mit zwei Probenauftragungsbereichen und einer gemeinsamen Kathode und Abfallreservoir angeordnet. Die Anzahl der zu befüllenden und elektrisch zu kontaktierenden Reservoire beträgt daher 2N+1. Aufgrund der radialen Anordnung wird jedoch ein neuartiges Detektionssystem benötigt.In a later article, R. A. Mathies et al. in Proceedings of the Micro Total Analysis Systems '98 Workshop, held in Banff, Canada, October 13-16, 1998, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, in addition to the previously performed electrophoresis chip, a chip with 96 individual separation channels for the separation of 96 samples . This increases the throughput while avoiding cross-contamination. It is said that a corresponding layout would be difficult to configure while maintaining the right-angled configuration. A radial configuration of the separation channels is therefore proposed, the electrophoresis chip being designed as a circular disk. A sample feed unit with two sample application areas and a common cathode and waste reservoir is arranged at the radially outward beginning of two adjacent separation channels. The number of reservoirs to be filled and electrically contacted is therefore 2N + 1. Due to the radial arrangement, however, a new type of detection system is required.
Wesentlicher Nachteil dieser bekannten Elektrophoresechips ist die Anzahl der zu befüllenden und zu kontaktierenden Reservoire, die über die eigentliche Anzahl der Probenauftragungsbereiche hinausgeht. Damit verbunden ist eine aufwendige elektrische Kontaktierung und Ansteuerung. Eine Integration der Elektroden in den Elektrophoresechip ist bei dieser Ausgestaltung und unter der Voraussetzung, daß sich elektrische Leiterbahnen und Fluidkanäle nicht kreuzen, nicht ohne weiteres realisierbar.A major disadvantage of these known electrophoresis chips is the number of reservoirs to be filled and contacted, which goes beyond the actual number of sample application areas. This involves complex electrical contacting and control. An integration of the electrodes in the electrophoresis chip is not readily achievable with this configuration and provided that electrical conductor tracks and fluid channels do not cross.
Aufgrund des Platzbedarfs der Probenzuführungseinheiten mit Kreuzstruktur ist eine Anordnung der Probenauftragungsbereiche im Rastermaß der Titerplatten mit 384, 1536 oder mehr Vertiefungen kaum zu realisieren. Mit einer Anordnung in einem anderen Rastermaß fällt jedoch die Voraussetzung für eine schnelle, parallele Befüllung weg, so daß eine zeitaufwendige, serielle Übertragung der Proben durchzuführen ist. Weiterhin wird das mit dieser zeitlichen Verzögerung einhergehende Austrocknen der extrem kleinen Probenvolumina zu einem großen Problem.Due to the space requirement of the sample feed units with a cross structure, it is hardly possible to arrange the sample application areas in the grid dimension of the titer plates with 384, 1536 or more wells. With an arrangement in a different grid dimension, however, the prerequisite for rapid, parallel filling is eliminated, so that a time-consuming, serial transmission of the Samples are to be carried out. Furthermore, the drying out of the extremely small sample volumes associated with this time delay becomes a major problem.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Elektrophoresechip der eingangs genannten Art bereitzustellen, dessen Probenauftragungsbereiche in dem Rastermaß einer Mikrotiterplatte mit einer großen Anzahl an Vertiefungen (wells), beispielsweise 384, 1536 oder größer, angeordnet werden können, und bei dem eine Integration der Elektroden in den Elektrophoresechip möglich ist. Darüber hinaus soll ein Gerät zum Betreiben mindestens eines Elektrophoresechips, das eine einfache Handhabung der Elektrophorechips als Einwegteile zuläßt, aufgezeigt werden.The object of the present invention is therefore to provide an electrophoresis chip of the type mentioned at the beginning, the sample application areas of which can be arranged in the grid dimension of a microtiter plate with a large number of wells, for example 384, 1536 or larger, and in which the electrodes are integrated is possible in the electrophoresis chip. In addition, a device for operating at least one electrophoresis chip, which allows easy handling of the electrophoresis chips as disposable parts, is to be demonstrated.
Die beiden Aufgaben werden durch einen Elektrophoresechip gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Gerät gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst, wobei die abhängigen Ansprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.The two objects are achieved by an electrophoresis chip according to the features of claim 1 and by a device according to the features of claim 14, the dependent claims relating to advantageous embodiments of the invention.
Wesentliches Merkmal dieses Elektrophoresechips ist der genau eine in den Anfang jedes Trennkanals integrierte Probenauftragungsbereich. Der Probenauftragungsbereich ist von einem aufgeweiteten Bereich des Trennkanals gebildet und über einen Zwischenkanal mit einer Kathode verbunden. Damit weist dieser Elektrophoresechip nicht die bei bekannten Elektrophoresechips verwendeten Probenzuführungseinheiten mit Kreuzstruktur auf.An essential feature of this electrophoresis chip is the exactly one sample application area integrated into the beginning of each separation channel. The sample application area is formed by a widened area of the separation channel and connected to a cathode via an intermediate channel. This electrophoresis chip therefore does not have the sample feed units with cross structure used in known electrophoresis chips.
Bei üblicherweise verwendeten Probenzuführungseinheiten mit kreuzartiger Struktur werden Probenmengen im Bereich von 1 μl bis 100 μl aufgetragen, was durch Pipettieren erfolgt. Durch eine Wanderung der Probe im elektrischen Feld zwischen dem Probenauftragungsort und dem Abfallreservoir wird eine ausreichend kleine Menge hiervon in den Bereich des Trennkanals gebracht. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß zur Erzielung guter Trennergebnisse eine Probe ausreichend kleiner Menge auch direkt in einen zu einem Probenauftragungsbereich aufgeweiteten Trennkanal eingebracht werden kann. Die bisher verwendeten Probenzuführungseinheiten mit jeweils mindestens zwei Reservoirs können hierdurch eingespart werden. Damit entfallen auch die für die Probenzuführung erforderlichen Elektroden sowie die Abfallreservoire. Damit reduziert sich die Anzahl der Öffnungen auf N Probenauftragungsbereiche, die zudem nicht elektrisch kontaktiert zu werden brauchen. Dies ermöglicht zum einen, die für die eigentliche Trennung erforderlichen Elektroden auf dem Elektrophoresechip zu integrieren. Zum anderen wird durch die hierdurch erreichte Platzeinsparung die Möglichkeit geschaffen, eine noch höhere Dichte der Probenauftragungsbereiche zu erreichen, und damit auch eine Anordnung entsprechend dem Rastermaß einer Titerplatte mit 384, 1536 oder noch höheren Anzahl von Wells zu ermöglichen. Gerade diese Anordnung im gleichen Rastermaß ermöglicht eine parallele und damit ausreichend schnelle Übertragung von Proben aus einer Titerplatte auf den Elektrophoresechip.In commonly used sample delivery units with a cross-like structure, sample amounts in the range from 1 μl to 100 μl are applied, which is done by pipetting. By moving the sample in the electric field between the sample application site and the waste reservoir, a sufficiently small amount of it is brought into the area of the separation channel. Surprisingly, it was found that in order to achieve good separation results, a sample of a sufficiently small amount can also be introduced directly into a separation channel widened to form a sample application area. The sample feed units previously used, each with at least two reservoirs, can thereby be saved. This also eliminates the need for electrodes and sample reservoirs. This reduces the number of openings to N sample application areas, which also do not need to be electrically contacted. On the one hand, this enables the electrodes required for the actual separation to be integrated on the electrophoresis chip. On the other hand, the space saving achieved in this way creates the possibility of achieving an even higher density of the sample application areas, and thus also of an arrangement corresponding to the grid size of a titer plate with 384, 1536 or even higher number of wells. It is precisely this arrangement in the same grid dimension that enables parallel and thus sufficiently rapid transfer of samples from a titer plate to the electrophoresis chip.
Von weiterem wichtigen Vorteil ist die Tatsache, daß noch kleinere Probenmengen als bisher für eine elektrophoretische Trennung in einem Elektrophoresechip ausreichend sind. So sind bei etwa gleichen Probenkonzentrationen Volumina kleiner gleich 1 μl, insbesondere kleiner gleich 50 nl, ganz besonders in einem Bereich zwischen 1 nl und 10 pl, als Probenmengen für gute Trennergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Elektrophoresechip ausreichend.Another important advantage is the fact that even smaller sample amounts than before are sufficient for electrophoretic separation in an electrophoresis chip. Thus, at approximately the same sample concentrations, volumes less than or equal to 1 μl, in particular less than or equal to 50 nl, very particularly in a range between 1 nl and 10 pl, are sufficient as sample amounts for good separation results with the electrophoresis chip according to the invention.
Daher kann die Auftragung der Proben dahingehend vereinfacht werden, daß keine Pipetten, deren Volumina nicht beliebig verkleinerbar sind, mehr erforderlich sind. Vielmehr reichen Mengen aus, die durch Adsorption an einer kleinen Struktur, beispielsweise einem dünnen Drahtende, angelagert und durch Diffusion wieder abgegeben werden können. Hierzu wird etwa ein Ende eines Metalldrahtes, beispielsweise eines Durchmessers von 50 μm bis 150 μm, in die Probe eingetaucht, etwa in die Vertiefung einer Mikrotiterplatte, und anschließend in den Probenauftragungsbereich im Trennkanal des Elektrophoresechips eingebracht. Es konnte gezeigt werden, daß die bei einer Probenkonzentration von 2,5 fmol/μl bis 250 fmol/μl an Einzelstrang-DNA oder/ und Doppelstrang-DNA an einem Ende eines Drahtes mit einem Durchmesser von 75 μm adsorbierte und durch Diffusion wieder freigesetzte Menge für eine elektrophoretische Trennung ausreicht. Bei noch kleineren Probenkonzentrationen kann die adsorbierte Menge durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das verwendete Drahtende erhöht werden. Ebenso kann bei der Probenauftragung die Probe effizient im elektrischen Feld, wobei das Drahtende als Elektrode dient, wieder abgegeben werden. Solche Systeme sind auch einfach zu parallelisieren, so daß eine ganze Spalte oder Matrix von Proben gleichzeitig übertragen werden kann. Es kommen jedoch auch andere Verfahren zur Auftragung von Proben in kleinsten Mengen, beispielsweise mit Piezoaktoren vergleichbar mit Tintenstrahldrucksystemen, in Frage.The application of the samples can therefore be simplified to the extent that pipettes, the volumes of which cannot be reduced arbitrarily, are no longer required. Rather, quantities are sufficient that can be attached to a small structure, for example a thin wire end, by adsorption and released again by diffusion. For this purpose, one end of a metal wire, for example a diameter of 50 μm to 150 μm, is immersed in the sample, for example in the recess of a microtiter plate, and then introduced into the sample application area in the separation channel of the electrophoresis chip. It could be shown that at a sample concentration of 2.5 fmol / μl to 250 fmol / μl of single-stranded DNA and / or double-stranded DNA, it was adsorbed on one end of a wire with a diameter of 75 μm and released again by diffusion sufficient for electrophoretic separation. For even smaller sample concentrations, the amount adsorbed can be increased by applying an electrical voltage to the wire end used. Likewise, when applying the sample, the sample can be efficiently released again in the electrical field, the end of the wire serving as the electrode. Such systems are also easy to parallelize so that an entire column or matrix of samples can be transferred simultaneously. However, other methods of applying samples in the smallest quantities are also possible, for example using piezo actuators comparable to inkjet printing systems.
Zur Verdeutlichung und zum einfacheren Verständnis werden in der Beschreibung und in den Ansprüchen statt der allgemeinen Begriffe Elektrode und Gegenelektrode die speziellen Begriffe Kathode und Anode verwendet. Selbstverständlich kommt, in Abhängigkeit von der Art der aufzutrennenden Probe, auch eine umgekehrte Belegung als Anode und Kathode in Frage. Die Erfindung umfaßt somit jede beliebige Belegung der Elektroden und Gegenelektroden.For clarification and for easier understanding, the special terms cathode and anode are used in the description and in the claims instead of the general terms electrode and counter electrode. Of course, depending on the type of sample to be separated, reverse assignment as anode and cathode is also possible. The invention thus comprises any assignment of the electrodes and counter electrodes.
Die Kathoden und die Anode können Bestandteil mindestens einer separaten Einheit sein, die mit dem Elektrophoresechip verbunden wird. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind Kathoden und die Anode jedoch in dem Substrat integriert. Dies vereinfacht den Aufbau und die Handhabung des Elektrophoresechips dahingehend erheblich, daß keine zusätzliche die Elektroden aufweisende Einheit, beispielsweise eine Platine mit Stiften als Elektroden, über dem Elektrophoresechip anzuordnen und zu kontaktieren ist. Durch den Wegfall der Probenzuführungseinheiten mit den Injektionskanälen entfallen die damit verbundenen Elektroden zur Probenzuführung. Die verbleibenden, für die elektrophoretische Trennung erforderlichen Elektroden können damit auf dem Chip integriert werden. Diese können auf der Oberseite, der Unterseite oder in dem Chipmaterial selbst angebracht sein. Vorteilhaft sind die Kathoden und die Anode so angeordnet, daß in allen Trennkanälen das gleiche elektrische Feld vorherrscht.The cathodes and the anode can be part of at least one separate unit which is connected to the electrophoresis chip. According to an advantageous embodiment, however, the cathodes and the anode are integrated in the substrate. This considerably simplifies the construction and handling of the electrophoresis chip in that no additional unit having the electrodes, for example a circuit board with pins as electrodes, has to be arranged and contacted over the electrophoresis chip. By eliminating the sample supply units with the injection channels, the electrodes connected to the sample supply are eliminated. The remaining electrodes required for electrophoretic separation can be integrated on the chip. These can be attached to the top, the bottom or in the chip material itself. The cathodes and the anode are advantageously arranged in such a way that the same electric field prevails in all separation channels.
Bevorzugt sind die Kathoden und/ oder die Anode als Kathodenkanäle bzw. Anodenkanal ausgebildet. Diese Kanäle sind als Nuten in dem plattenförmigen Substrat eingebracht. Die Böden dieser Nuten weisen mindestens eine Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials auf. Die mit den Probenauftragungsbereichen verbundenen Zwischenkanäle münden in Kathodenkanäle ein, während die mit den Probenauftragungsbereichen beginnenden Trennkanäle in den Anodenkanal einmünden.The cathodes and / or the anode are preferably designed as cathode channels or anode channel. These channels are made as grooves in the plate-shaped substrate. The bottoms of these grooves have at least one layer of an electrically conductive material. The intermediate channels connected to the sample application areas open into cathode channels, while the separation channels beginning with the sample application areas open into the anode channel.
Durch die Ausgestaltung der Kathoden und Anoden als Kanäle wird ein im Vergleich zu den bekannten Lösungen großes Reservoirvolumen für Pufferlösungen in der Ebene des Elektrophoresechips geschaffen. Damit ist eine Vergrößerung der Reservoirs über die Ebene des Chips hinaus, beispielsweise durch Aufsetzen von mit Pufferlösung gefüllten Pipettenspitzen oder einer dicken mit Löchern für das Pufferreservoir versehenen Elastomerfolie (P. C. Simpson, a. a. O. ), nicht notwendig.The configuration of the cathodes and anodes as channels creates a large reservoir volume for buffer solutions in the plane of the electrophoresis chip in comparison with the known solutions. It is therefore not necessary to enlarge the reservoirs beyond the level of the chip, for example by fitting pipette tips filled with buffer solution or a thick elastomer film (P. C. Simpson, op. Cit.) Provided with holes for the buffer reservoir.
Vorteilhaft ist die Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials mindestens eine Metallschicht, insbesondere Goldschicht. Hierzu ist das Metall, gegebenenfalls mit einer dazwischenliegenden Haftschicht, auf die Nutenböden aufgedampft. Solche Schichten, vorteilhaft sind Dicken von 10 nm bis 200 nm, können preiswert mit Beschichtungsverfahren, wie Sputtern oder Aufdampfen, aufgebracht werden. Um eine Beschichtung nur der Nutenböden zu erreichen, sind andere Bereiche des Chips vorteilhaft mit einer Maske abgedeckt.The layer of an electrically conductive material is advantageously at least one metal layer, in particular a gold layer. For this purpose, the metal, possibly with an adhesive layer in between, is evaporated onto the groove bottoms. Such layers, thicknesses of 10 nm to 200 nm are advantageous, can be applied inexpensively using coating methods, such as sputtering or vapor deposition. In order to achieve a coating of only the groove bottoms, other areas of the chip are advantageously covered with a mask.
Bevorzugt sind die Kathodenkanäle elektrisch und fluidisch zusammenhängend ausgebildet. Solch eine fluidisch zusammenhängende Kanalstruktur erleichtert das Befüllen mit einer Pufferlösung oder einem Gel und vergrößert zudem das zur Verfügung stehende Reservoirvolumen. Dadurch, daß die Kathodenkanäle elektrisch miteinander verbunden sind, kann eine einzige, nach außen führende elektrische Kontaktierung der Kathode ausreichend sein. Vorteilhaft sind die Böden dieser Kanalstruktur durchgehend mit mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen.The cathode channels are preferably designed to be electrically and fluidly connected. Such a fluidically connected channel structure makes it easier to fill with a buffer solution or a gel and also increases the available reservoir volume. The fact that the cathode channels are electrically connected to each other, a single, externally leading electrical contact of the cathode may be sufficient. The bottoms of this channel structure are advantageously provided with at least one electrically conductive layer throughout.
Um solch eine zusammenhängende Struktur zu ermöglichen, sind die Kathodenkanäle vorteilhaft derart spaltenartig zwischen Spalten von Probenauftragungsbereichen angeordnet, daß jeweils zwei benachbarte Kathodenkanäle jeweils zwei Spalten von Probenauftragungsbereichen seitlich umgeben. Die so in Spalten angeordneten Kathodenkanäle sind oberhalb der obersten Zeile der Probenauftragungsbereiche durch einen quer verlaufenden Kathodenkanal miteinander verbunden.In order to enable such a coherent structure, the cathode channels are advantageously arranged in a column-like manner between columns of sample application areas such that two adjacent cathode channels each surround two columns of sample application areas laterally. The cathode channels arranged in columns in this way are connected to one another above the top row of the sample application areas by a transverse cathode channel.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, unter Beibehaltung eines bei Titerplatten üblichen Rastermaßes der Probenauftragungsbereiche eine zusammenhängende Kathodenstruktur vorzusehen, wobei an allen Trennkanälen das gleiche elektrische Feld vorherrscht und der Chip nur einen elektrischen Anschluß für die Kathoden aufzuweisen braucht.With this arrangement it is possible to provide a coherent cathode structure while maintaining a grid dimension of the sample application areas which is customary in the case of titer plates, the same electrical field prevailing on all separation channels and the chip needing only one electrical connection for the cathodes.
Vorteilhaft münden die Trennkanäle parallel zueinander in einen quer hierzu ausgerichteten Anodenkanal ein. Dieser Bereich dient vorteilhaft als Detektionsbereich. Für eine optische Detektion ist der Elektrophoresechip zumindest in diesem Bereich optisch transparent ausgestaltet.The separation channels advantageously open parallel to one another into an anode channel oriented transversely thereto. This area advantageously serves as a detection area. For optical detection, the electrophoresis chip is designed to be optically transparent at least in this area.
Zur Vergrößerung des zur Verfügung stehenden Reservoirvolumens ist vorteilhaft parallel zum quer verlaufenden Kathodenkanal und/ oder parallel zum Anodenkanal ein Kanal als Pufferreservoir auf dem Chip angeordnet. Dieser ist zumindest in einem mittleren Bereich mit dem Kathodenkanal bzw. Anodenkanal verbunden. Der Boden des als Pufferreservoir dienenden Kanals kann ebenfalls elektrisch leitfähig beschichtet sein.To increase the available reservoir volume, a channel is advantageously arranged on the chip as a buffer reservoir parallel to the transverse cathode channel and / or parallel to the anode channel. This is connected to the cathode channel or anode channel at least in a central region. The bottom of the channel serving as a buffer reservoir can also be coated in an electrically conductive manner.
Um ein ausreichend großes Puffervolumen zur Verfügung zu stellen, weisen die Kathodenkanäle, der Anodenkanal und/ oder der als Pufferreservoir dienende Kanal vorteilhaft eine Breite > 200 μm, besonders vorteilhaft von 500 μm bis 3 mm, auf. Damit weisen diese Kanäle eine deutlich größere Breite als die Trennkanäle auf, deren Breite und/ oder Tiefe vorteilhaft im Bereich von 0,1 μm bis 200 μm, besonders vorteilhaft im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm, liegt.In order to provide a sufficiently large buffer volume, the cathode channels, the anode channel and / or the one serving as a buffer reservoir Channel advantageously a width> 200 μm, particularly advantageously from 500 μm to 3 mm. These channels thus have a significantly greater width than the separating channels, the width and / or depth of which is advantageously in the range from 0.1 μm to 200 μm, particularly advantageously in the range from 0.5 μm to 100 μm.
Um für alle Proben gleiche Trennbedingungen vorliegen zu haben, weisen die Trennkanäle bevorzugt gleiche Längen auf. Hierzu ist eine mäanderartige Führung der Kanäle in Kurven oder Schleifen erforderlich. Um durch die Biegungen die Trennbedingungen nicht ungünstig zu beeinflussen, sind möglichst große Kurvenradien, vorteilhaft > 200 μm, insbesondere zwischen 300 μm und 700 μm, vorzusehen. Vorteilhaft weist jeder Trennkanal die gleiche Anzahl an Rechts- und Linkskurven auf, um gleiche Trennbedingungen zu erzielen.In order to have the same separation conditions for all samples, the separation channels preferably have the same lengths. This requires a meandering guidance of the channels in curves or loops. In order not to adversely affect the separation conditions due to the bends, the largest possible curve radii, advantageously> 200 μm, in particular between 300 μm and 700 μm, should be provided. Each separation channel advantageously has the same number of right and left curves in order to achieve the same separation conditions.
Jeder Trennkanal erstreckt sich zwischen dem Probenauftragungsbereich und der Anode. Der Probenauftragungsbereich ist durch einen aufgeweiteten Bereich des Trennkanals gebildet, wobei dieser Bereich vorteilhaft einen Durchmesser von 50 μm bis 500 μm, insbesondere von 80 μm bis 300 μm, aufweist. Die Tiefe des Probenauftragungsbereichs beträgt vorteilhaft 10 μm bis 300 μm. Bevorzugt ist eine im wesentlichen gleiche Tiefe wie die der Trennkanäle, was eine deutliche Vereinfachung der Herstellung zur Folge hat.Each separation channel extends between the sample application area and the anode. The sample application area is formed by a widened area of the separation channel, this area advantageously having a diameter of 50 μm to 500 μm, in particular of 80 μm to 300 μm. The depth of the sample application area is advantageously 10 μm to 300 μm. A depth that is essentially the same as that of the separation channels is preferred, which results in a significant simplification of the manufacture.
Der die Probenauftragungsbereiche mit einer Kathode oder einem Kathodenkanal verbindende Zwischenkanal weist vorteilhaft eine Breite größer gleich der Breite des vom Probenauftragungsbereich wegführenden Trennkanals auf. Ebenso vorteilhaft ist die Breite kleiner gleich dem Durchmesser des Probenauftragungsbereichs gewählt. Hierdurch wird eine gute fluidische Verbindung mit dem Kathodenkanal gewährleistet, bei nur geringer Diffusion einer aufgetragenen Probe in den Zwischenkanal.The intermediate channel connecting the sample application areas to a cathode or a cathode channel advantageously has a width greater than or equal to the width of the separation channel leading away from the sample application area. The width is also selected to be less than or equal to the diameter of the sample application area. This ensures a good fluidic connection with the cathode channel, with only a slight diffusion of an applied sample into the intermediate channel.
Bevorzugt sind Breiten des Zwischenkanals von 50 μm bis 400 μm. Die Tiefe wird vorteilhaft gleich der Tiefe des Probenauftragungsbereichs, des Trennkanals und/ oder des Elektrodenkanals gewählt. Es ist denkbar, daß ein Bereich des Bodens des Zwischenkanals eine metallische Beschichtung aufweist, die als Elektrode geschaltet ist. Hierzu kann die metallische Beschichtung sich vom Elektrodenkanal bis in den Zwischenkanal hinein erstrecken.Widths of the intermediate channel from 50 μm to 400 μm are preferred. The depth is advantageously selected to be equal to the depth of the sample application area, the separation channel and / or the electrode channel. It is conceivable that a Area of the bottom of the intermediate channel has a metallic coating which is connected as an electrode. For this purpose, the metallic coating can extend from the electrode channel into the intermediate channel.
Zur Vermeidung eines Eintrocknens der Proben und des Puffers, zur Erzielung von Kapillarkräften in den Kanälen bei der Befüllung sowie zur Vermeidung von Kontaminationen weist der Elektrophoresechip eine Deckplatte auf, die zumindest im Bereich der Probenauftragungsbereiche Löcher als Durchgangsöffnungen hat.To prevent the samples and the buffer from drying out, to achieve capillary forces in the channels during filling and to avoid contamination, the electrophoresis chip has a cover plate which has holes as through openings at least in the area of the sample application areas.
Bevorzugt ist das plattenförmige Substrat mit den hineinstrukturierten Kanälen ein einstückiges, abformtechnisch hergestelltes Polymerteil. Ebenfalls bevorzugt ist die Deckplatte eine Polymerfolie, die entsprechende Löcher aufweist. Die Realisierung solcher Teile in polymeren Materialien mit Hilfe von Abformverfahren gestattet eine sehr kostengünstige Fertigung und damit die Verwendung als Einwegteile.The plate-shaped substrate with the channels structured into it is preferably a one-piece polymer part produced by molding. The cover plate is likewise preferably a polymer film which has corresponding holes. The realization of such parts in polymeric materials with the aid of molding processes allows very cost-effective production and thus the use as disposable parts.
Geeignete Materialien sind beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonate (PC), Cycloolefinische Copolymere (COC), Polyoxymethylen (POM), Polystyrol (PS), Polyurethane oder Silikone. Bei einer Detektion der aufgetrennten Proben über die Fluoreszenzeigenschaften werden als Materialien bevorzugt solche gewählt, die eine niedrige Eigenfluoreszenz aufweisen. Weitere Auswahlkriterien sind eine geringe Wasseraufnahme und Isolierfähigkeit bei den verwendeten hohen elektrischen Spannungen.Suitable materials are, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonates (PC), cycloolefinic copolymers (COC), polyoxymethylene (POM), polystyrene (PS), polyurethanes or silicones. When the separated samples are detected via the fluorescence properties, those materials which have a low intrinsic fluorescence are preferably selected as materials. Further selection criteria are low water absorption and insulating ability with the high electrical voltages used.
Für besondere Anwendungen kann jedoch auch der Einsatz anderer Materialien, wie beispielsweise Glas oder Silizium, für das Substrat und/ oder die Deckplatte in Frage kommen.For special applications, however, the use of other materials, such as glass or silicon, for the substrate and / or the cover plate can also be considered.
Die Deckplatte kann mit dem Substrat unter Einsatz von bei mikrofluidischen Systemen bekannten Klebeverfahren verbunden werden. Sind beide Teile Polymerteile, so eignet sich zum Verbinden beispielsweise ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch, das bezüglich dieser Materialien aufquellende oder anlösende Eigenschaften aufweist.The cover plate can be connected to the substrate using adhesive methods known from microfluidic systems. If both parts are polymer parts, a solvent is suitable for the connection, for example or solvent mixture which has swelling or dissolving properties with respect to these materials.
Nach einer Variante sind die einzelnen Kathoden oder die zusammenhängende Kathodenkanalstruktur und die Anode mit bis zur Ober- oder/ und Unterseite des Elektrophoresechips hindurchgeführten elektrischen Anschlußkontakten verbunden. Nach einer anderen Variante liegen die Anschlußkontakte nicht auf der Ober- oder/ und Unterseite sondern an einer oder mehreren Seiten des Umfangs des Chips.According to a variant, the individual cathodes or the coherent cathode channel structure and the anode are connected to electrical connection contacts which extend through to the top and / or bottom of the electrophoresis chip. According to another variant, the connection contacts are not on the top and / or bottom but on one or more sides of the circumference of the chip.
Das entsprechende Gerät zum Betreiben mindestens eines Elektrophoresechips weist eine Aufnahme- und Haltevorrichtung zur Fixierung der räumlichen Lage des Chips auf. Es sind elektrische Anschlußkontakte vorgesehen, die beim Einlegen des Elektrophoresechips selbsttätig dessen elektrische Kontaktierung bewirken. Weiterhin ist eine nach außen abgeschirmte elektrische Spannungsversorgung vorgesehen. Das Gerät eignet sich besonders zum Betreiben der erfindungsgemäßen Elektrophoresechips. Durch die Trennung von Elektrophoresechip als Wegwerfteil und Betreibereinheit ist es möglich elektrophoretische Trennungen einer großen Anzahl von Proben kostengünstig und mit geringem personellem Aufwand durchzuführen. Darüber hinaus ist auch eine Automatisierung unter Verwendung von Laborrobotern denkbar.The corresponding device for operating at least one electrophoresis chip has a holding and holding device for fixing the spatial position of the chip. Electrical connection contacts are provided which automatically cause electrical contact when the electrophoresis chip is inserted. An externally shielded electrical power supply is also provided. The device is particularly suitable for operating the electrophoresis chips according to the invention. By separating the electrophoresis chip as a disposable part and the operator unit, it is possible to carry out electrophoretic separations of a large number of samples inexpensively and with little human effort. Automation using laboratory robots is also conceivable.
Vorteilhaft ist das Gerät so ausgestaltet, daß zumindest der Detektionsbereich der Trennkanäle von der Oberseite für eine Detektion, beispielsweise im Fluoreszenzmikroskop zugänglich ist. Hierzu ist das Gerät vorteilhaft so flach ausgestaltet, daß dies unter einem Mikroskopobjektiv verwendet werden kann. Besonders vorteilhaft ist in das Gerät zumindest ein Teil eines Systems zur Detektion von in den Trennkanälen des Elektrophoresechips vorliegenden, gegebenenfalls markierten Proben, insbesondere Biomolekülen, integriert.The device is advantageously designed in such a way that at least the detection area of the separation channels is accessible from the top for detection, for example in a fluorescence microscope. For this purpose, the device is advantageously designed so flat that it can be used under a microscope objective. At least part of a system for the detection of optionally marked samples, in particular biomolecules, present in the separation channels of the electrophoresis chip is particularly advantageously integrated into the device.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Elektrophoresechip in Draufsicht,Embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. Show it: 1 is a top view of an electrophoresis chip,
Fig. 2a einen Ausschnitt des Elektrophoresechips nach Fig. 1 als REM- Aufnahme,2a shows a section of the electrophoresis chip according to FIG. 1 as an SEM image,
Fig. 2b einen Ausschnitt der Negativform zur Herstellung des Elektrophoresechips nach Fig. 1 als REM-Aufnahme,2b shows a section of the negative mold for producing the electrophoresis chip according to FIG. 1 as an SEM image,
Fig. 3 den Elektrophoresechip nach Fig. 1 geschnitten von der Seite,3 shows the electrophoresis chip according to FIG. 1 cut from the side,
Fig. 4 eine Deckplatte in Draufsicht,4 is a top view of a cover plate,
Fig. 5 eine Schattenmaske zum Aufdampfen der Elektrodenstrukturen in Draufsicht,5 shows a shadow mask for vapor deposition of the electrode structures in a top view,
Fig. 6 ein Gerät zum Betreiben eines Elektrophoresechips mit einem eingelegten Chip nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung geschnitten von der Seite,6 shows a device for operating an electrophoresis chip with an inserted chip according to FIG. 1 in a perspective representation cut from the side,
Fig. 7 ein Elektropherogramm erhalten mit einem erfindungsgemäßen Elektrophoresechip.7 shows an electropherogram obtained with an electrophoresis chip according to the invention.
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elektrophoresechip 1 in Draufsicht von oben. Der Chip 1 besteht aus einer dünnen Platte aus einem polymeren Werkstoff als Substrat 2. Die dargestellten Strukturen sind als Vertiefungen in Form von Nuten in die Oberseite der Platte eingebracht. Die in Kurven verlaufenden Trennkanäle 3a, 3b, ... und die Zwischenkanäle 8a, 8b, ... sind als schwarze Linien dargestellt. Von den Elektrodenkanälen 20a, 20b, ... und 21 sowie von den Kanälen 27, 28 als Pufferreservoir sind nur die Umrisse als schwarze Linien gezeigt. Die 96 Probenauftragungsbereiche 7a, 7b, ... , die als schwarze Punkte zu erkennen sind, sind matrixartig in 8 Zeilen und 12 Spalten angeordnet. Diese Probenauftragungsbereiche sind über kurze Zwischenkanäle 8a, 8b, ... mit den Kathoden 5a, 5b, ... verbunden. Jeder Probenauftragungsbereich 7a, 7b, ... ist in den Anfang eines Trennkanals 3a, 3b, ... integriert, wobei der Probenauftragungsbereich von einem aufgeweiteten Bereich des Trennkanals 3a, 3b, ... gebildet ist. Die Trennkanäle 3a, 3b, ... sind derart in Schleifen geführt, daß sie eine gleiche Länge und eine gleiche Anzahl von Biegungen aufweisen. Alle Trennkanäle 3a, 3b, ... münden in die Anode 6, wobei in dem vor der Anode liegenden Detektionsbereich die Kanäle parallel zueinander geführt sind.FIG. 1 shows an electrophoresis chip 1 according to the invention in a top view from above. The chip 1 consists of a thin plate made of a polymeric material as the substrate 2. The structures shown are introduced as depressions in the form of grooves in the top of the plate. The separating channels 3a, 3b, ... and the intermediate channels 8a, 8b, ... are shown as black lines. Of the electrode channels 20a, 20b, ... and 21 and of the channels 27, 28 as a buffer reservoir, only the outlines are shown as black lines. The 96 sample application areas 7a, 7b, ..., which can be recognized as black dots, are arranged in a matrix in 8 rows and 12 columns. These sample application areas are connected to the cathodes 5a, 5b, ... via short intermediate channels 8a, 8b, ... Each sample application area 7a, 7b, ... is integrated in the beginning of a separation channel 3a, 3b, ..., the sample application area being formed by a widened area of the separation channel 3a, 3b, ... The separation channels 3a, 3b, ... are guided in loops such that they have the same length and the same number of bends. All separating channels 3a, 3b, ... open into the anode 6, the channels being guided parallel to one another in the detection area located in front of the anode.
Die Kathoden 5a, 5b, ... und die Anode 6 sind in das Substrat 2 integriert und sind in Form von Nuten 22a, 22b, ... bzw. 23 als Kathodenkanäle 20a, 20b, ... bzw. als Anodenkanal 21 ausgebildet. Die Nutenböden 24a, 24b, ... und 25 sind mit einem elektrisch leitfähigen Material 26 beschichtet. Jeweils zwei Spalten S1 , S2; S3, S4; ... von Probenauftragungsbereichen 7a, 7b, ... sind von jeweils zwei Kathodenkanälen 20a, 20b; 20b, 20c; 20c, 20d; ... seitlich umgeben. Die 7 Kathodenkanäle 20a bis 20g sind oberhalb der obersten Zeile von Probenauftragungsbereichen durch einen quer verlaufenden Kathodenkanal 20h miteinander sowohl elektrisch als auch fluidisch verbunden, so daß eine kammartige Kathodenstruktur vorliegt.The cathodes 5a, 5b, ... and the anode 6 are integrated in the substrate 2 and are designed in the form of grooves 22a, 22b, ... and 23 as cathode channels 20a, 20b, ... and as anode channel 21, respectively . The groove bottoms 24a, 24b, ... and 25 are coated with an electrically conductive material 26. Two columns S1, S2; S3, S4; ... of sample application areas 7a, 7b, ... are each of two cathode channels 20a, 20b; 20b, 20c; 20c, 20d; ... surrounded on the side. The 7 cathode channels 20a to 20g are connected to one another both electrically and fluidically above the top line of sample application areas by a transverse cathode channel 20h, so that a comb-like cathode structure is present.
Parallel und oberhalb zum quer verlaufenden Kathodenkanal 20h ist ein als Pufferreservoir dienender Kanal 27 angeordnet, wobei beide im mittleren Bereich miteinander verbunden sind. Analog hierzu ist der Anodenkanal 21 in einem mittleren Bereich mit einem parallel und unterhalb zu diesem angeordneten, als Pufferreservoir dienenden Kanal 28 verbunden.A channel 27 serving as a buffer reservoir is arranged parallel and above the transverse cathode channel 20h, both being connected to one another in the central region. Analogously to this, the anode channel 21 is connected in a central region to a channel 28, which is arranged parallel and below this and serves as a buffer reservoir.
In einem Ausführungsbeispiel wurde als Substratmaterial PMMA gewählt, wobei der Chip 1 eine Außenabmessung von 61 x 62 x 2 mm aufwies. Die 96 Probenauftragungsbereiche 7a, 7b, ... wurden im Rastermaß einer handelsüblichen 384er Mikrotiterplatte angeordnet, um eine parallele Übertragung von jeweils 96 Proben zu ermöglichen. Die Trennkanäle 3a, 3b, ... einer einheitlichen Länge von 67 mm wiesen eine Breite und Tiefe von jeweils 50 μm auf. Parallel verlaufende Trennkanäle 3a, 3b, ... waren durch Stege einer Breite von 50 μm voneinander getrennt. Die Radien der Biegungen der Trennkanäle lagen zwischen 360 μm und 500 μm. Die Anzahl der Windungen wurde minimal und für alle Trennkanäle gleich gewählt. Jeder Probenauftragungsbereich 7a, 7b, ... wurde von einem im Anfang des Trennkanals liegenden, aufgeweiteten Bereich gebildet, der einen Durchmesser von etwa 150 μm aufwies. Die Zwischenkanäle 8a, 8b, ... wiesen eine Breite von 100 μm und eine Tiefe von 50 μm auf. Um ein genügend großes Puffentolumen und eine einheitliche elektrische Feldverteilung zu haben, wurden die Elektrodenkanäle 20a, 20b, ..., 21 sowie die als Pufferreservoir dienenden Kanäle 27, 28 mit einer Breite von etwa 3 mm relativ breit gewählt. Die Oberseite des Substrats 2 wurde mit einer 125 μm starken, hier nicht dargestellten PMMA-Folie abgedeckt, die im Bereich der Probenauftragungsbereiche 7a, 7b, ... Löcher aufwies.In one embodiment, PMMA was chosen as the substrate material, the chip 1 having an external dimension of 61 x 62 x 2 mm. The 96 sample application areas 7a, 7b, ... were arranged in the grid dimension of a commercially available 384 microtiter plate, around a parallel one Allow transfer of 96 samples each. The separation channels 3a, 3b, ... of a uniform length of 67 mm each had a width and depth of 50 μm. Separating channels 3a, 3b, ... running parallel were separated from one another by webs with a width of 50 μm. The radii of the bends of the separation channels were between 360 μm and 500 μm. The number of turns was minimal and chosen the same for all separation channels. Each sample application area 7a, 7b, ... was formed by a widened area located in the beginning of the separation channel and having a diameter of approximately 150 μm. The intermediate channels 8a, 8b, ... had a width of 100 μm and a depth of 50 μm. In order to have a sufficiently large puff volume and a uniform electrical field distribution, the electrode channels 20a, 20b, ..., 21 and the channels 27, 28 serving as a buffer reservoir were chosen to be relatively wide with a width of approximately 3 mm. The top of the substrate 2 was covered with a 125 μm thick PMMA film, not shown here, which had holes in the area of the sample application areas 7a, 7b,.
Das PMMA-Substrat 2 wurde durch Prägen mikrostrukturiert. Als Prägestempel wurde ein durch galvanische Abformung erhaltener, metallischer Formeinsatz verwendet. Hierzu wurde zunächst ein Siliziumwafer unter Verwendung einer Chrommaske mittels Photolithographie und ASE (Advanced Silicon Etching)- Techniken als Negativ strukturiert. Ausgehend von dieser Negativform wurde durch zweifache galvanische Abformung der Formeinsatz aus Nickel erhalten. Es ist auch denkbar, den Siliziumwafer direkt als Prägestempel zu verwenden, wobei es vorteilhaft ist, den Siliziumwafer hierzu durch Bonden auf einer Glasplatte mechanisch zu stabilisieren. Um eine zweifache galvanische Abformung zu umgehen, kann auch zunächst eine entsprechende Siliziumstruktur im Positiv hergestellt werden und diese anschließend galvanisch abgeformt werden, um einen metallischen Formeinsatz als Negativform zu erhalten.The PMMA substrate 2 was microstructured by embossing. A metallic mold insert obtained by electroplating was used as the stamp. For this purpose, a silicon wafer was first structured as a negative using a chrome mask using photolithography and ASE (Advanced Silicon Etching) techniques. Starting from this negative mold, the nickel mold insert was obtained by double galvanic molding. It is also conceivable to use the silicon wafer directly as an embossing stamp, it being advantageous to mechanically stabilize the silicon wafer for this purpose by bonding on a glass plate. In order to avoid a double galvanic impression, a corresponding silicon structure can first be produced in the positive and this can then be galvanically molded in order to obtain a metallic mold insert as a negative mold.
In Figur 2a ist ein Ausschnitt aus der Figur 1 als Aufnahme in einem Rasterelektronenmikroskop (REM) dargestellt, wobei für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind. Zu erkennen ist ein Trennkanal 3d, der in seinem Anfang zu einem in etwa kreisförmigen Probenauftragungsbereich 7d aufgeweitet ist. Dieser Probenauftragungsbereich ist über den Zwischenkanal 8d mit der Kathode 5a verbunden. Weiterhin ist die Führung der Trennkanäle 3a, 3b, ... in Schleifen zu erkennen, um eine gleiche Länge zu erreichen, bevor die Trennkanäle unmittelbar parallel zueinander geführt werden. Bedingt durch die Darstellung als REM-Aufnahme sind alle Kanäle, einschließlich der Kathodenkanäle 20a, 20b, ... schwarz dargestellt. Des weiteren erscheinen die Kathodenkanäle 20a, 20b, ..., bedingt durch Verzeichnungseffekte, tonnenförmig gewölbt und nicht geradlinig, wie in Fig. 1.FIG. 2a shows a detail from FIG. 1 as a picture in a scanning electron microscope (SEM), with corresponding parts the same reference numerals are used as in Fig. 1. A separation channel 3d can be seen, which is widened in its beginning to form an approximately circular sample application area 7d. This sample application area is connected to the cathode 5a via the intermediate channel 8d. Furthermore, the routing of the separation channels 3a, 3b, ... can be seen in loops in order to achieve an equal length before the separation channels are guided directly parallel to one another. Due to the representation as an SEM image, all channels, including the cathode channels 20a, 20b, ... are shown in black. Furthermore, due to distortion effects, the cathode channels 20a, 20b, ... appear to be barrel-shaped and not straight, as in FIG. 1.
Eine weitere REM-Aufnahme ist in Figur 2b dargestellt. Abgebildet ist ein Ausschnitt der Negativform in Silizium zu Herstellung der in Fig. 2a gezeigten Strukturen. Zum leichteren Vergleich wurden für entsprechende Strukturen als Negativ die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2a verwendet. Der abgebildete Ausschnitt umfaßt den Probenauftragungsbereich 7d sowie die wegführenden Bereiche des Zwischenkanals 8d und des Trennkanals 3d in Form von Stegen. Deutlich zu erkennen ist die gleiche Höhe dieser drei Strukturen sowie die kreisförmige Ausgestaltung des Probenauftragungsbereichs 7d.Another SEM image is shown in Figure 2b. A section of the negative mold in silicon is shown for producing the structures shown in FIG. 2a. For easier comparison, the same reference numerals as in FIG. 2a were used as negative for corresponding structures. The section shown includes the sample application area 7d and the leading areas of the intermediate channel 8d and the separation channel 3d in the form of webs. The same height of these three structures and the circular configuration of the sample application area 7d can be clearly seen.
In Figur 3 ist ein Schnitt des in Figur 1 dargestellten Elektrophoresechips 1 entlang der Linie lll-lll gezeigt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit keine maßstabsgetreue Darstellung gewählt wurde. Alle Kanäle liegen in Form von Nuten 4a bis 4p, 8a, 8p, 22a, 22b in der Oberseite des Substrats 2 vor. Auf dem Substrat 2 ist eine, in Figur 1 nicht dargestellte Deckplatte 10 als Folie aufgebracht. Im Bereich der Probenauftragungsbereiche 7a und 7p weist die Folie 10 jeweils eine Öffnung 11a, 11p auf. Die Probenauftragungsbereiche 7a und 7p sind über die Zwischenkanäle 8a bzw. 8p mit den Kathodenkanälen 20a bzw. 20b verbunden. Die Kathodenkanäle 20a und 20b weisen auf ihren Nutböden 24a bzw. 24b ein elektrisch leitfähiges Material 26 auf, das als eigentliche Kathode 5a bzw. 5b dient. Im mittleren Bereich sind die parallel zueinander geführten Trennkanäle 3a bis 3p dargestellt. Figur 4 zeigt eine Deckplatte 10 in Form einer Folie mit 96 Öffnungen 11a, 11b, ... in perspektivischer Darstellung, wobei jeweils 8 Löcher in 12 Spalten S1 , S2, ... angeordnet sind. Die Folie 10 weist ober- und unterhalb der Spalten S1 , S2, ... jeweils eine Durchgangsöffnung 31a, 31 b in Form eines Schlitzes auf. Die Lage dieser Schlitze 31a, 31b entspricht der Lage der als Pufferreservoir dienenden Kanäle 27, 28 und ermöglicht somit eine Befüllung der Kanäle mit einem Puffer bzw. Gel. Zu den Ecken der Deckplatte 10 hin ist jeweils ein Loch vorgesehen, das Strukturen auf dem Substrat entspricht, und so eine erleichterte Justage beider Teile zueinander ermöglicht. Die Löcher 11a, 11 b, ... bzw. die Schlitze 31a, 31 b können durch Laserablatieren, Wasserstrahlschneiden, Bohren, Fräsen oder Stanzen erhalten werden.FIG. 3 shows a section of the electrophoresis chip 1 shown in FIG. 1 along the line III-III, wherein for the sake of clarity no true-to-scale representation has been chosen. All channels are in the form of grooves 4a to 4p, 8a, 8p, 22a, 22b in the top of the substrate 2. A cover plate 10, not shown in FIG. 1, is applied as a film to the substrate 2. In the area of the sample application areas 7a and 7p, the film 10 each has an opening 11a, 11p. The sample application areas 7a and 7p are connected to the cathode channels 20a and 20b via the intermediate channels 8a and 8p. The cathode channels 20a and 20b have an electrically conductive material 26 on their groove bottoms 24a and 24b, which serves as the actual cathode 5a and 5b. In the middle area, the separation channels 3a to 3p, which are parallel to each other, are shown. FIG. 4 shows a cover plate 10 in the form of a film with 96 openings 11a, 11b, ... in a perspective view, 8 holes each being arranged in 12 columns S1, S2, ... The film 10 has a passage opening 31a, 31b in the form of a slot above and below the columns S1, S2, ... The position of these slits 31a, 31b corresponds to the position of the channels 27, 28 serving as a buffer reservoir and thus enables the channels to be filled with a buffer or gel. A hole is provided towards the corners of the cover plate 10, which corresponds to structures on the substrate, and thus enables easier adjustment of the two parts to one another. The holes 11a, 11b, ... or the slots 31a, 31b can be obtained by laser ablation, water jet cutting, drilling, milling or punching.
In Figur 5 ist eine Schattenmaske 40 in Draufsicht dargestellt, die für das Aufbringen des elektrisch leitfähigen Materials 26 auf die Nutenböden 24a, 24b, ... , 25 der Elektrodenkanäle 20a, 20b, ... 21 sowie der als Pufferreservoir dienenden Kanäle 27, 28 verwendet wird. Hierzu wird diese Maske 40 so über dem Substrat 2 positioniert, daß die zu beschichtenden Nutenböden mit den entsprechenden, als Durchgangsöffnungen 41 ausgebildeten Strukturen der Maske 40 übereinstimmen. Dann wird aus der Gasphase ein elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise durch Bedampfen, abgeschieden. Zuerst wird eine 100 nm starke Titan- oder Aluminium-Schicht als Haftvermittler aufgedampft, anschließend wird eine 50 nm starke Gold-Schicht abgelagert. Die Schattenmaske selbst wurde mittels photolithographischer Verfahren unter Einsatz von ASE (Advanced Silicon Etching)-Techniken hergestellt.FIG. 5 shows a top view of a shadow mask 40 which is used to apply the electrically conductive material 26 to the groove bottoms 24a, 24b, ..., 25 of the electrode channels 20a, 20b, ... 21 and the channels 27 serving as a buffer reservoir. 28 is used. For this purpose, this mask 40 is positioned over the substrate 2 in such a way that the groove bottoms to be coated match the corresponding structures of the mask 40 which are designed as through openings 41. An electrically conductive material is then deposited from the gas phase, for example by vapor deposition. First a 100 nm thick titanium or aluminum layer is evaporated as an adhesion promoter, then a 50 nm thick gold layer is deposited. The shadow mask itself was produced by means of photolithographic processes using ASE (Advanced Silicon Etching) techniques.
In Figur 6 ist ein erfindungsgemäßes Gerät 50 zum Betreiben eines Elektrophoresechips 1 perspektivisch geschnitten von der Seite dargestellt. Das Gerät 50 umfaßt ein nach oben offenes Gehäuse 51 , dessen innerer Querschnitt so bemessen ist, daß ein Elektrophoresechip 1 eingelegt werden kann. Im Innern des Gerätes 50 ist eine mit einer elektrischen Zuleitung 55 verbundene Platine 53 vorhanden, wobei zur Stromzuführung auf der Platine 53 elektrische Leiterbahnen 54 zu elektrischen Anschlußkontakten 52a, 52b, 52c in Form von Buchsen führen. Der Elektrophoresechip 1 weist entsprechende elektrische Anschlußkontakte 30a, 30b, 30c in Form von Stiften auf, so daß beim Einlegen des Chips 1 diese Stifte in die entsprechenden Buchsen der Platine 53 greifen, und so selbsttätig eine elektrische Kontaktierung bewirkt wird. In diesem Beispiel dienen die Buchsen gleichzeitig als Aufnahme- und Haltevorrichtung zur Fixierung der räumlichen Lage des Chips 1. Eine Eingrifföffnung 56 im Gehäuse 51 erleichtert die Entnahme des Chips 1. Die elektrische Spannungsversorgung kann, nach außen abgeschirmt, wie in diesem Beispiel über eine elektrische Zuleitung 55 zugeführt werden oder in dem Gehäuse 51 integriert sein. Mit einer Bauhöhe von nur 21 mm kann das Gerät zur gleichzeitigen Detektion unter einer herkömmlichen Mikroskopanordnung betrieben werden.A device 50 according to the invention for operating an electrophoresis chip 1 is shown in perspective in section in FIG. 6 from the side. The device 50 comprises an upwardly open housing 51, the inner cross section of which is dimensioned such that an electrophoresis chip 1 can be inserted. In the interior of the device 50 there is a circuit board 53 connected to an electrical supply line 55, electrical conductor tracks 54 leading to electrical supply on the circuit board 53 leading to electrical connection contacts 52a, 52b, 52c in the form of sockets. The electrophoresis chip 1 has corresponding electrical connection contacts 30a, 30b, 30c in the form of pins, so that when the chip 1 is inserted, these pins engage in the corresponding sockets of the circuit board 53, and an electrical contact is thus automatically effected. In this example, the sockets serve simultaneously as a receiving and holding device for fixing the spatial position of the chip 1. An engagement opening 56 in the housing 51 facilitates removal of the chip 1. The electrical voltage supply can be shielded from the outside, as in this example by an electrical one Lead 55 are supplied or integrated in the housing 51. With a height of only 21 mm, the device can be operated for simultaneous detection under a conventional microscope arrangement.
In der Figur 7 ist ein mit einem erfindungsgemäßen Elektrophoresechip gemessenes Elektropherogramm dargestellt. Die Abmessungen des verwendeten Probenauftragungsbereichs und des Trennkanals entsprechen denen des zu Figur 1 erläuterten Ausführungsbeispiels. Als Probe wurde eine einzelsträngige DNA einer Länge von 21 Basen mit der Basenabfolge des M13mp21 -Primers, markiert mit dem Fluoreszenzfarbstoff Cy5, in einer Konzentration von 25 fmol/μl aufgegeben. Die Probenzuführung erfolgte über einen Platin-Draht mit einem Durchmesser von 100 μm, dessen Ende für etwa 5 sec. in die Probenlösung gehalten und dieses anschließend in den Probenauftragungsbereich überführt wurde. Dies entspricht einem überführten Probenvolumen von etwa 150 pl. In den Kanälen und dem Probenauftragungsbereich wurde als Gel 0,75 % Hydroxyethylcellulose (HEC) und 0,5 % Polyvinylpyrrolidon (PVP) in einem Tris-Borat-EDTA-Puffer (TBE) vorgegeben. Die Trennung erfolgte über eine Trennstrecke von 6 cm bei einem elektrischen Feld von 400 V/cm. Als Detektionsmethode wurde die konfokale Fluoreszenz-Spektroskopie gewählt, wobei eine Messung der Fluoreszenzlebensdauer nach Anregung bei 635 nm und Detektion mit einer Single-Photon-Avalanche-Diode (SPAD) bei 660 nm erfolgte. Wie deutlich zu erkennen ist, konnte mit dem erfindungsgemäßen Elektrophoresechip, unter Verwendung eines in den Anfang des Trennkanals integrierten Probenauftragungsbereichs, ein mit herkömmlichen Elektrophoresechips vergleichbares Trennergebnis erzielt werden. Hierdurch kann insbesondere die Verwendung einer Kreuzkanalstruktur als Probenzuführungseinheit und die damit verbundene Auftragung größerer Probenmengen eingespart werden. FIG. 7 shows an electropherogram measured with an electrophoresis chip according to the invention. The dimensions of the sample application area and the separation channel used correspond to those of the exemplary embodiment explained for FIG. 1. A single-stranded DNA with a length of 21 bases with the base sequence of the M13mp21 primer, labeled with the fluorescent dye Cy5, was applied as a sample in a concentration of 25 fmol / μl. The sample was fed using a platinum wire with a diameter of 100 μm, the end of which was held in the sample solution for about 5 seconds and then transferred to the sample application area. This corresponds to a transferred sample volume of approximately 150 pl. 0.75% hydroxyethyl cellulose (HEC) and 0.5% polyvinyl pyrrolidone (PVP) in a tris-borate-EDTA buffer (TBE) was specified as gel in the channels and the sample application area. The separation took place over a separation distance of 6 cm with an electrical field of 400 V / cm. Confocal fluorescence spectroscopy was chosen as the detection method, with the fluorescence lifetime being measured after excitation at 635 nm and detection with a single-photon avalanche diode (SPAD) at 660 nm. As can be clearly seen, with the electrophoresis chip according to the invention, using a sample application area integrated into the beginning of the separation channel, one could use conventional electrophoresis chips comparable separation result can be achieved. In this way, in particular the use of a cross-channel structure as a sample feed unit and the associated application of larger sample quantities can be saved.
Bezugszeichenliste Elektrophoresechip plattenförmiges Substrat a, b, ... Trennkanal a, b, ... Nut a, b, ... Kathode Anode a, b, ... Probenauftragungsbereich a, b, ... Zwischenkanal 0 Deckplatte 1a, b, ... Öffnungen 0a, b, ... Kathodenkanal 1 Anodenkanal 2a, b, ... Nut 3 Nut 4a, b, ... Nutboden 5 Nutboden 6 elektrisch leitfähiges Material 7 Kanal als Pufferreservoir 8 Kanal als Pufferreservoir 0a, 30b, 30c elektrischer Anschlußkontakt 1a, 31 b Durchgangsöffnung 0 Schattenmaske 1 DurchgangsöffnungREFERENCE SIGNS LIST of electrophoresis chips plate-shaped substrate a, b, ... separation channel a, b, ... groove a, b, ... cathode anode a, b, ... sample application area a, b, ... intermediate channel 0 cover plate 1a, b , ... openings 0a, b, ... cathode channel 1 anode channel 2a, b, ... groove 3 groove 4a, b, ... groove bottom 5 groove bottom 6 electrically conductive material 7 channel as a buffer reservoir 8 channel as a buffer reservoir 0a, 30b , 30c electrical connection contact 1a, 31 b through opening 0 shadow mask 1 through opening
50 Gerät zum Betreiben eines Elektrophoresechips50 Device for operating an electrophoresis chip
51 Gehäuse51 housing
52a, 52b, 52c elektrischer Anschlußkontakt52a, 52b, 52c electrical connection contact
53 Platine53 circuit board
54 Leiterbahn54 conductor track
55 elektrische Zuleitung55 electrical supply
56 Eingrifföffnung56 access opening
S1. S2, ... Spalte S1. S2, ... column

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrophoresechip (1 ) aus einem mit einer Deckplatte (10) versehenen plattenförmigen Substrat (2) mit Trennkanälen (3a, 3b, ...), die in dem Substrat (2) als Nuten (4a, 4b, ...) eingebracht sind, wobei am Anfang der Trennkanäle Kathoden (5a, 5b, ...) und am Ende der Trennkanäle mindestens eine Anode (6) vorgesehen sind, und mit matrixartig in Zeilen und Spalten angeordneten Probenauftragungsbereichen (7a, 7b, ...), an deren Stelle die Deckplatte (10) Öffnungen (11a, 11b, ...) aufweist,1. electrophoresis chip (1) from a plate-shaped substrate (2) provided with a cover plate (10) with separation channels (3a, 3b, ...) which are formed in the substrate (2) as grooves (4a, 4b, ...) are introduced, with cathodes (5a, 5b, ...) at the beginning of the separation channels and at least one anode (6) at the end of the separation channels, and with sample application areas (7a, 7b, ...) arranged in rows and columns. , in the place of which the cover plate (10) has openings (11a, 11b, ...),
dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that
in den Anfang jedes Trennkanais (3a, 3b, ...) genau ein Probenauftragungsbereich (7a, 7b, ...) integriert ist, wobei der Probenauftragungsbereich (7a, 7b, ...) von einem aufgeweiteten Bereich des Trennkanals (3a, 3b, ...) gebildet und über einen Zwischenkanal (8a, 8b, ...) mit einer Kathode (5a, 5b, ...) verbunden ist.exactly one sample application area (7a, 7b, ...) is integrated into the beginning of each separation channel (3a, 3b, ...), the sample application area (7a, 7b, ...) being separated from a widened area of the separation channel (3a, 3b, ...) and connected to a cathode (5a, 5b, ...) via an intermediate channel (8a, 8b, ...).
Elektrophoresechip (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (5a, 5b, ...) und die Anode (6) in dem Substrat (2) integriert sind.Electrophoresis chip (1) according to Claim 1, characterized in that the cathodes (5a, 5b, ...) and the anode (6) are integrated in the substrate (2).
3. Elektrohoresechip (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (5a, 5b, ...) und/ oder die Anode (6) als Kathodenkanäle (20a, 20b, ...) bzw. Anodenkanal (21) ausgebildet sind, die als Nuten (22a, 22b, ..., 23) in dem Substrat (2) eingebracht sind, deren Nutenböden (24a, 24b, ..., 25) mindestens eine Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials (26) aufweisen, wobei die Zwischenkanäle (8a, 8b, ...) in Kathodenkanäle (20a, 20b, ...) bzw. die Trennkanäle (3a, 3b, ...) in den Anodenkanal (21 ) einmünden. k Elektrophoresechip (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (26) als Metallschicht, insbesondere3. Elektrohoresechip (1) according to claim 2, characterized in that the cathodes (5a, 5b, ...) and / or the anode (6) as cathode channels (20a, 20b, ...) or anode channel (21) are formed as grooves (22a, 22b, ..., 23) in the substrate (2), the groove bottoms (24a, 24b, ..., 25) of which have at least one layer of an electrically conductive material (26) , wherein the intermediate channels (8a, 8b, ...) open into cathode channels (20a, 20b, ...) or the separation channels (3a, 3b, ...) into the anode channel (21). k electrophoresis chip (1) according to claim 3, characterized in that the electrically conductive layer (26) as a metal layer, in particular
Goldschicht, auf die Nutenböden (24a, 24b 25), gegebenenfalls mit einer dazwischenliegenden Haftschicht, aufgedampft ist.Gold layer, on the groove bottoms (24a, 24b 25), possibly with an intermediate adhesive layer, is evaporated.
3. Elektrophoresechip (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkanäle (20a, 20b, ...) elektrisch und fluidisch zusammenhängend ausgebildet sind.3. electrophoresis chip (1) according to claim 3 or 4, characterized in that the cathode channels (20a, 20b, ...) are electrically and fluidically connected.
6. Elektrophoresechip (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkanäle (20a, 20b, ...) spaltenartig zwischen Spalten (S1 , S2, ...) von Probenauftragungsbereichen (7a, 7b, ...) angeordnet sind, wobei jeweils zwei benachbarte Kathodenkanäle (20a, 20b; 20b, 20c; ...) jeweils zwei Spalten (S1 , S2; S3, S4; ...) von Probenauftragungsbereichen (7a, 7b, ...) seitlich umgeben, und wobei die Kathodenkanäle (20a, 20b, ...) oberhalb der obersten Zeile von Probenauftragungsbereichen durch einen quer verlaufenden Kathodenkanal (20h) miteinander verbunden sind.6. electrophoresis chip (1) according to claim 5, characterized in that the cathode channels (20a, 20b, ...) are arranged column-like between columns (S1, S2, ...) of sample application areas (7a, 7b, ...) , whereby two adjacent cathode channels (20a, 20b; 20b, 20c; ...) each surround two columns (S1, S2; S3, S4; ...) of sample application areas (7a, 7b, ...) and wherein the cathode channels (20a, 20b, ...) above the top row of sample application areas are connected to one another by a transverse cathode channel (20h).
7. Elektrophoresechip (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkanäle (3a, 3b, ...) parallel zueinander in einen quer hierzu ausgerichteten Anodenkanal (21 ) einmünden.7. electrophoresis chip (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the separation channels (3a, 3b, ...) open parallel to one another in an anode channel (21) aligned transversely thereto.
8. Elektrophoresechip (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum quer verlaufenden Kathodenkanal (20h) und/ oder parallel zum Anodenkanal (21 ) ein Kanal (27, 28) als Pufferreservoir angeordnet und zumindest in einem mittleren Bereich mit dem Kathodenkanal (20h) bzw. Anodenkanal (21 ) verbunden ist. 8. electrophoresis chip (1) according to claim 6 or 7, characterized in that parallel to the transverse cathode channel (20h) and / or parallel to the anode channel (21) a channel (27, 28) arranged as a buffer reservoir and at least in a central area with the cathode channel (20h) or anode channel (21) is connected.
9. Elektrophoresechip (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenkanäle (20a, 20b, ...), der Anodenkanal (21 ) und/ oder der Kanal (27, 28) als Pufferreservoir eine Breite > 1 mm aufweisen.9. electrophoresis chip (1) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the cathode channels (20a, 20b, ...), the anode channel (21) and / or the channel (27, 28) as a buffer reservoir a width> 1 mm.
10. Elektrophoresechip (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden (5a, 5b, ...) und die Anode (6) mit bis zur Ober- oder/ und Unterseite des Elektrophoresechips (1) hindurchgeführten elektrischen Anschlußkontakten (30a, 30b, ...) verbunden sind.10. electrophoresis chip (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cathodes (5a, 5b, ...) and the anode (6) with up to the top and / or bottom of the electrophoresis chip (1) passed through electrical connection contacts (30a, 30b, ...) are connected.
11. Elektrophoresechip (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkanäle (3a, 3b, ...) zwischen Probenauftragungsbereich (7a, 7b, ...) und Anode (6) derart angeordnet sind, daß sie Krümmungsradien > 200 μm, insbesondere zwischen 300 μm und 700 μm, und gleiche Längen aufweisen.11. Electrophoresis chip (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the separation channels (3a, 3b, ...) between the sample application area (7a, 7b, ...) and anode (6) are arranged such that they have radii of curvature > 200 μm, in particular between 300 μm and 700 μm, and have the same lengths.
12. Elektrophoresechip (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Anfang jedes Trennkanals (3a, 3b, ...) integrierten Probenauftragungsbereiche (7a, 7b, ...) einen Durchmesser von 50 μm bis 500 μm, insbesondere von 80 μm bis 300 μm, und eine Tiefe von 10 μm bis 300 μm, insbesondere eine im wesentlichen gleiche Tiefe wie die Trennkanäle aufweisen.12. Electrophoresis chip (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sample application areas (7a, 7b, ...) integrated in the beginning of each separation channel (3a, 3b, ...) have a diameter of 50 μm to 500 μm , in particular from 80 μm to 300 μm, and have a depth of 10 μm to 300 μm, in particular essentially the same depth as the separation channels.
13. Elektrophoresechip (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (2) mit den Kanälen ein einstückiges, abformtechnisch hergestelltes Polymerteil und/ oder die Deckplatte (10) eine Polymerfolie ist. 13. electrophoresis chip (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate (2) with the channels is an integral, molded polymer part and / or the cover plate (10) is a polymer film.
14. Gerät (50) zum Betreiben mindestens eines Elektrophoresechips (1 ) mit einer Aufnahme- und Haltevorrichtung zur Fixierung der räumlichen Lage des Elektrophoresechips, mit elektrischen Anschlußkontakten (52a, 52b, ...), die beim Einlegen des Elektrophoresechips (1 ) selbsttätig dessen elektrische Kontaktierung bewirken, und einer nach außen abgeschirmten elektrischen Spannungsversorgung.14. Device (50) for operating at least one electrophoresis chip (1) with a receiving and holding device for fixing the spatial position of the electrophoresis chip, with electrical connection contacts (52a, 52b, ...) which automatically when the electrophoresis chip (1) is inserted cause its electrical contact, and an externally shielded electrical power supply.
15. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil eines Systems zur Detektion von in den Trennkanälen des Elektrophoresechips vorliegenden, gegebenenfalls markierten Proben integriert ist. 15. Apparatus according to claim 13, characterized in that at least part of a system for the detection of optionally marked samples present in the separation channels of the electrophoresis chip is integrated.
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