[发明专利]用于提高分子或分子部分之间的反应效率，特别是结合效率的装置

说明书

本发明致力于有针对性地提高能够相互结合的反应物之间的碰撞 或碰撞概率，从而一方面提供结合产物的数量，另一方面大大缩短了反 应时间。

本发明特别是旨在生物分析阵列中，比如在DNA/RNA、蛋白质或 免疫微阵列中所需的混杂时间，同时由此能够实现可分析利用的荧光信 号的增强。这将通过借助磁性微米或纳米微粒来搅动混杂溶液来实现， 这些微粒以受控的方式运动穿过混杂溶液并将靶分子输送至各个点 (Spots)，即结合位置。因此，明显增加或扩大了各个点的作用范围， 该作用范围在传统分析方法中受到扩散限制。

本发明具有其他优点，即它可以以简单的方式与已经存在的生物分 析阵列系统相结合，它因此使得对已经存在的反应系统，特别是已经存 在的生物分析系统的改型成为可能。

作为分子生物学的新工具，例如DNA微阵列在基因和基因缺陷的 证实、基因表达分析及加深对基因功能的理解方面是真正的技术飞跃。

微生物阵列或生物芯片通常由一个用特殊的方法经过化学涂层的 玻璃载物体，该载物体包含多至几千个微小的具有不同功能的点，即所 谓的点。在DNA微阵列或DNA芯片的情况下，这些点中的每一个都是 由数目很多的唯一确定的DNA片段或基因的拷贝组成，这些拷贝用作 “捕捉分子”或探针，它们用于相应的存在于待分析的试样中特定的DNA 或mRNA分子，也就是靶。这些靶分子事先用荧光微粒标记，以便能够 在成功地结合在相应的芯片探针上之后借助荧光扫描仪对它们进行检 测。

特异性和灵敏度这两个因素在生物或微阵列分析中发挥着很大的 作用。特异性主要取决于芯片上的DNA探针的选取或序列次序以及进 行靶和探针之间的对接过程或混杂的条件，即例如混杂缓冲剂的盐浓度 和反应温度；而灵敏度主要取决于相应的靶的存在量、靶的荧光标记效 率，在一定程度上也取决于DNA探针在芯片中的存在量，以及取决于 靶和探针之间的结合效率。

在传统的芯片试验中，在含水的环境中靶到探针的输送仅仅是通过 扩散来控制。实际上，包含荧光标记的靶分子的含水缓冲溶液被涂敷到 带有DNA探针的芯片上，然后在其上放置一个薄的玻片或盖玻片。这 样，在芯片和盖玻片之间形成流体薄膜，靶分子在该薄膜内通过自由扩 散而运动。

迄今为止，已经采用不同混合或泵送装置进行了不同尝试来提高在 可分析利用的信号，这些装置可划分为下面三组：

-通过在一个为此设计的装置上振动和/或旋转芯片的机械混合；

-借助一个外部流体系统在芯片上泵送和再循环混杂溶液；

-流体在芯片本身上的混合。

下面描述提到的按照现有技术的方法的例子，以能够突出本发明的 区别特征。

声表面波在一种已在市场可获得的产品中被应用于使流体薄膜的 混匀，该产品名称为Adavalytix AG公司(Eugen-Saenger-Strasse 53.0， D-85649 Brunnthal，www.advalytix.de)的SlideBooster，型号为 SlideBooster SB400。

在期刊Lab Chip，2002，2，151-157中由R.H.Liu等人所著的Bubble -induced acoustic micromixing中介绍了流体的一种有效混匀方法。为 了实现混合效果而使用通过小气泡诱导的微声流，这些微声流是借助压 电式声波发生器来产生。为了提高效率，在混合室中设置微小的通过机 械方法制成的凹窝，气泡在这些凹窝上形成。混合室的这种改动是在生 物芯片的制造中的可观的额外耗费，且在重复使用性方面由于污染原因 是成问题的。

此外，文献WO 94/28396描述了一种生物传感器的混合装置，在该 装置中，借助搅拌器，通过来自外部的机械波在混合室内产生试样的均 质化。在这里，在测量信号的过程中由搅拌器进行与传感器的表面垂直 的相互运动。

另一篇专利文献，GB 876 070非常一般地描述了借助旋转的栅来使 流体混匀。

WO 00/09991A1描述了待检流体在传感装置中接近界面的混合。在 此，混匀是借助珠的运动或借助活动网来实现，其中，在第一种情况下， 珠在流体中在两个电磁铁之间交替地被向上和向下拉动。