Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines biologischen Microarrays sowie Vorrichtung zur Detektion eines in einer Probe enthaltenen Liganden Die Erfindung betrifft ein biologisches Microarray mit einem flexiblen Träger, auf dem Rezeptoren immobilisiert sind, die jeweils mit einem bestimmten Liganden eine spezifische Bindung eingehen können. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Microarrays, wobei ein Träger gefertigt wird, auf dem Rezeptoren immobilisiert werden, die jeweils mit einem bestimmten Liganden eine spezifische Bindung eingehen können. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen Microarrays, das zumindest aus einem flexiblen Träger mit darauf immobilisierten Rezeptoren besteht, die jeweils mit einem bestimmten Liganden eine spezifische Bindung eingehen können, mit einer Halterung für den Träger und mit mindestens einer an der Halterung angeordneten Auftragungseinrichtung zum Aufbringen der Rezeptoren auf den Träger. Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Detektion mindestens eines in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Liganden, mit einem Behälter, der einen Aufnahmeraum für die Probe aufweist, wobei der Behälter ein Behälterteil mit einer Analysenöffnung hat, an der ein Microarray angeordnet ist, das einen Träger aufweist, auf dem wenigstens ein Rezeptor immobilisiert ist, der mit einem Liganden eine spezifische Bindung eingehen kann, mit mindestens einer optischen Strahlungsquelle zur Anregung der Emission von Lumineszenzstrohlung in Abhängigkeit von der Bindung des Liganden an den Rezeptor, und mit einem an der dem Aufnahmeraum abgewandten Rückseite des Trägers angeordneten, wenigstens einen Strahlungsempfänger zum Detektieren der Lumineszenzstrohlung aufweisenden Mikrochip, wobei der Träger für die Lumineszenzstrohlung durchlässig ausgebildet ist.

Aus US 2002/0147330 A1 kennt man bereits ein biologisches Microarray der eingangs genannten Art, das als Träger einen Papierstreifen aufweist, der in Form einer Rolle in einer Kassette angeordnet ist. Auf dem Papierstreifen sind mehrere, in Erstreckungsrichtung des Papierstreifens zueinander versetzte Bereiche mit Rezepto- ren immobilisiert, die als Oligonukleotide ausgebildet sind. Bei der Herstellung des Microarrays werden die Rezeptoren in wässriger Lösung mit Hilfe eines Tintenstrahl-

druckers auf den Papierstreifen aufgesprüht und nasschemisch an diesen gebun- den. Der Tintenstrahldrucker weist mehrere Austrittsdüsen auf, die jeweils mit einem Reservoir verbunden sind. Die Reservoirs sind mit Lösungen befüllt, die unterschiedli- che Rezeptoren enthalten. Nachdem mit Hilfe des Tintenstrahldruckers ein erster Rezeptorbereich auf dem Papierstreifen immobilisiert wurde, wird der Papierstreifen in Längsrichtung relativ zu dem Tintenstrahldrucker bewegt, um einen zweiten, sich von dem ersten Rezeptorbereich unterscheidenden Rezeptorbereich mit Abstand zu dem ersten Rezeptorbereich auf den Papiersreifen aufzubringen. Danach werden in entsprechender Weise weitere Rezeptorbereiche auf den Träger aufgebracht.

Das Microarray dient zum qualitativen und/oder quantitativen Nachweis des Vorhandenseins von bestimmten Liganden, wie z. B. Biomolekülen, in einer zu analysierenden Probe. Die Rezeptoren der einzelnen Bereiche unterscheiden sich jeweils in ihrer Spezifität gegenüber einem bestimmten, nachzuweisenden Ligan- den. Dadurch ist es möglich, die Probe mit Hilfe des Microarrays gleichzeitig auf das Vorhandensein mehrerer unterschiedlicher Liganden zu untersuchen.

Zur Detektion eines in der Probe enthaltenen Liganden wird diese mit Hilfe einer aus US 2002/0147330 A1, Fig. 7 bekannten Untersuchungsvorrichtung mit den auf dem Microarray immobilisierten Rezeptoren in Kontakt gebracht. Die Untersu- chungsvorrichtung weist dazu eine Probenauftragungseinrichtung auf, an der das Microarray zum Auftragen der Probe vorbeibewegt wird. Wenn in der Probe ein Ligand enthalten ist, für den ein auf dem Träger des Microarrays immobilisierter Rezeptor spezifisch ist, bindet der Ligand an den Rezeptor. Der dadurch entstand- ne Rezeptor-Liganden-Komplex wird mit Hilfe einer Anregungsstrahlung zur Abgabe von Lumineszenzstrahlung angeregt. Zur Detektion der Lumineszenzstrah ! ung wird das Microarray an einem Strahlungsempfänger vorbeibewegt, der in Bewegung- richtung des Microarrays hinter der Auftragungseinrichtung angeordnet ist. Die Vorrichtung hat den Nachteil, dass der Strahlungsempfänger relativ weit von den Rezeptoren beabstandet sind. Die Vorrichtung ermöglicht deshalb nur eine geringe Ortsauflösung der Detektion eines auf dem Microarray befindlichen Rezeptor- Liganden-Komplexes.

Aus US 6 197 503 B1 ist ferner eine miniaturisierte Vorrichtung zum Nachweis von Rezeptor-Liganden-Komplexen mit Hilfe von Lumineszenzstrahlung bekannt. Die Vorrichtung weist einen Behälter mit einem Aufnahmeraum für eine Probe auf. Der Behälter hat ein etwa quaderförmiges Behälterteil, das in Gebrauchsstellung mit seiner Unterseite flächig auf einem Microarray aufliegt. An der Unterseite des Behälterteils sind mehrere, dem Microarray zugewandte Analysenöffnungen angeordnet, an denen die in dem Aufnahmeraum befindliche Probe mit den auf dem Träger des Microarrays immobilisierten Rezeptoren in Kontakt gerät. Dabei bindet der Ligand an den für den Liganden spezifischen Rezeptor und bildet mit diesem einen Rezeptor-Liganden-Komplex. Zum Nachweis des Rezeptor-Liganden- Komplexes wird dieser mit einem Lumineszenzstoff markiert, der mit Hilfe einer optischen Strahlungsquelle zur Emission von Lumineszenzstrshlung angeregt wird.

Der Träger des Microarrays ist für die Lumineszenzstrohlung durchlässig. Unterhalb des Trägers ist eine für die Lumineszenzstrahlung durchlässige optische Filterschei- be angeordnet, auf welcher der Träger flächig aufliegt. Zur Detektion der Lumines- zenzstrohlung sind an der dem Microarray abgewandten Rückseite der Filterschei- be matrixförmig eine Vielzahl von Strahlungsempfängern angeordnet, die in einen Mikrochip integriert sind. Durch die Filterscheibe ist der Mikrochip gegen die Probe, für die das Microarray durchlässig ist, abgedichtet. Auch diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass die Strahlungsempfänger relativ weit von den Rezeptoren beabstandet sind. Die Vorrichtung ermöglicht deshalb nur eine geringe Ortsauflö- sung der Detektion eines auf dem Microarray befindlichen Rezeptor-Liganden- Komplexes. Ungünstig ist außerdem, dass die Vorrichtung einen relativ komplizier- ten Aufbau aufweist.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Detektion mindestens eines in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Liganden zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist, kostengünstig herstellbar ist, aber dennoch auf dem Microarray eine hohe Ortsauflösung der Detektion ermöglicht. Außerdem besteht die Aufgabe, ein Microarray der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit Hilfe einer einfach aufgebauten Vorrichtung eine hohe Ortsauflösung der Detektion ermöglicht. Ferner besteht die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Microarrays anzugeben.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Träger als transparente und feuchtigkeitsdichte Polymerfolie hergestellt wird, und dass die Rezeptoren durch Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung auf dem Träger immobili- siert werden.

In vorteilhafter Weise kann das Microarray dann eine Doppelfunktion erfüllen und außer zum Untersuchen einer Probe auch zum Abdichten eines die Probe enthal- tenden Probenraumes gegen einen Sensor verwendet werden, der zur Detektion eines auf dem Microarray immobilisierten Liganden-Rezeptorkomplexes vorgese- hen ist. Da der Träger transparent ist, kann die Probe durch den Träger hindurch optisch untersucht werden. Durch die Bestrahlung des Trägers mit ultravioletter Strahlung werden die Rezeptoren auf der Polymerfolie immobilisiert. Dabei vernet- zen die Moleküle der Rezeptoren. Somit kann eine umständliche und aufwändige Wärmebehandlung zur Fixierung der Rezeptoren auf dem Träger entfallen. Die Rezeptoren können Nukleinsäuren oder Derivate davon (DNA, RNA, PNA, LNA, Oligonukleotide, Plasmide, Chromosomen), Peptide, Proteine (Enzym, Protein, Oligopeptide, zelluläre Rezeptorproteine und deren Komplexe, Peptidhormone, Antikörper und deren Fragmente), Kohlenhydrate und deren Derivate, insbesonde- re glykosylierte Proteine und Glycoside, Fette, Fettsäuren und/oder Lipide umfassen.

Die Polymerfolie kann bei ihrer Herstellung unter Einwirkung von Druck und Wärme aus einer Kunststoffmasse extrudiert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger als flexibles Band gefertigt, auf dem die Rezeptoren in Erstreckungsrichtung des Bands zuein- ander versetzt immobilisiert werden, wobei das durch das Band mit den darauf befindlichen Rezeptoren gebildete Microarray vorzugsweise als Rolle magaziniert wird. Das mit den Rezeptoren beschichte Band wird also platzsparend magaziniert.

Die Magazinierung kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass das Band zur Bildung eines Stapels schlaufen-und/oder zickzackförmig gefaltet bzw. zusam- mengelegt wird. Bevorzugt wird das Band noch dem Beschichten mit den Rezepto- ren mittels einer Wickelvorrichtung zu einer Rolle aufgewickelt. Das Auftragen der Rezeptoren auf das Band kann kontinuierlich oder abschnittweise erfolgen. Beim kontinuierlichen Auftragen wird das Band in Erstreckungsrichtung des Bands kontinuierlich, vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit, an einer Abgabestelle für die Rezeptoren vorbeibewegt, während gleichzeitig ein bereits mit Rezeptoren

beschichteter Abschnitt des Bands magaziniert wird. Beim obschniftweisen Auftra- gen der Rezeptoren wird jeweils ein Abschnitt des Bands an der Abgabestelle positioniert und mit den Rezeptoren beschichtet. Danach wird das Band um die Länge des beschichteten Bandabschnitts in Erstreckungsrichtung des Bands weiter transportiert und magaziniert, um den nächsten Bandabschnitt zum Beschichten mit Rezeptoren an der Abgabestelle zu positionieren. Mit dem Verfahren kann auf kompaktem Raum eine große TrägeroberRäche beschichtet werden. Auch lösst sich das Verfahren gut automatisieren. Die mit dem Verfahren hergestellten Microarrays weisen kompakte Abmessungen auf Sie lassen sich daher gut lagern und handhaben.

Zweckmäßigerweise werden die Rezeptoren auf den Träger aufgedruckt, insbe- sondere durch Aufsprühen mindestens eines die Rezeptoren enthaltenden Flüssig- keitsstrahis auf den Träger. Das Microarray ist dann noch einfacher herstellbar. Das Aufdrucken der Rezeptoren kann gegebenenfalls mit Hilfe eines Tintenstrahldru- ckers erfolgen.

Bezüglich der Vorrichtung zum Herstellen eines biologischen Microarrays der eingangs erwähnten Art wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Lichtquelle zur Abgabe von ultravioletter Strahlung auf die auf den Träger aufgebrachten Rezeptoren aufweist.

In vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, die Rezeptoren auf einer feuchtig- keitsdichten Polymerfolie zu immobilisieren. Die Polymerfolie kann dann eine Doppelfunktion erfüllen und außer zum Untersuchen einer Probe auch zum Abdichten eines die Probe enthaltenden Probenraumes gegen einen Sensor zur Detektion eines auf dem Microarray immobilisierten Liganden-Rezeptorkomplexes verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen ist an der Halterung ein erstes Magazin zur Aufnahme eines Vorrats eines bandförmigen Trägers angeordnet, wobei der Träger mittels einer Bandführungseinrichtung von dem ersten Magazin über die Auftragungseinrichtung zu einem zweiten Magazin führbar ist, das zur Aufnahme des durch den mit den Rezeptoren beschichteten Träger gebildeten Microarrays dient. Dadurch ergibt sich eine sehr kompakt

aufgebaute Vorrichtung, die es ermöglicht, den Träger während des Transports von dem ersten zu dem zweiten Magazin mit den Rezeptoren zu beschichten. Mit der Vorrichtung können große Trägermateriallängen und somit entsprechend große Trägeroberfächen auf einfache Weise mit Rezeptoren beschichtet werden. Die Vorrichtung ermöglicht daher eine kostengünstige Serienfertigung von Microarrays.

Die Auftragungseinrichtung kann ortsfest an der Halterung angeordnet sein.

Dadurch kann eine aufwändige und teuere Positioniereinrichtung zum Bewegen der Auftragungseinrichtung relativ zu der Halterung eingespart werden. Für den Transport des bandförmigen Trägers von der Rolle zu der Aufwickeleinrichtung kann ein Transportantrieb vorgesehen sein.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das erste Magazin eine Aufnahme für einen zu einer Rolle gewickelten Träger aufweist, wenn die Aufnahme zum drehbaren Anbringen der Rolle ausgebildet ist, und wenn das zweite Magazin eine Aufwickeleinrichtung für das Microarray hat. Die Vorrichtung kann dann noch kompaktere Abmessun- gen aufweisen.

Vorteilhaft ist, wenn an der Halterung eine Markiereinrichtung zum Anbringen von maschinenlesbaren Markierungen an dem Träger angeordnet ist, und wenn die Markiereinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass die Markierungen zumindest Bereiche aufweisen, die in einer vorbestimmten Lage relativ zu den auf das Band aufgebrachten Rezeptoren angeordnet sind. Die Markierungen können dann zum Bestimmen der Lage der Rezeptoren auf dem Träger mit Hilfe eines geeigneten Sensors detektiert werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die auf dem Träger immobilisierten Rezeptoren in einer Fertigungsstraße für Biochips exakt an einem zur Detektion eines Rezeptor-Liganden-Komplexes vorgesehenen optischen Sensor zu positionieren.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Markiereinrichtung zum Codieren der Markie- rungen entsprechend der Art wenigstens eines der Markierung jeweils zugeordne- ten Rezeptors ausgebildet ist. Durch Einlesen des Codes mit Hilfe einer Lesevorrich- tung kann dann beispielsweise beim Untersuchen einer Probe mit dem Microarray die Art der auf dem Microarray befindlichen Rezeptoren oder Rezeptorbereiche auf einfache Weise bestimmt und gegebenenfalls an eine Auswerteeinrichtung und/oder eine Anzeigeeinrichtung übermittelt werden. Dabei ist es sogar möglich,

dass auf dem Träger mehrere unterschiedliche Rezeptoren immobilisiert sind, und dass diese Rezeptoren jeweils mit einer eigenen Codierung versehen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Auftragungseinrich- tung wenigstens eine Bedruckungseinrichtung auf, insbesondere einen Strahldru- cker. Die Rezeptoren können dadurch auf einfache Weise ortsaufgelöst auf den Träger aufgebracht werden. Dabei ist es sogar möglich, dass der Strahldrucker mehrere vorzugsweise quer zur Längserstreckungsrichtung des bandförmigen Trägers nebeneinander angeordnete Druckköpfe zum Aufbringen unterschiedli- cher Arten von Rezeptoren auf den bandförmigen Träger aufweist. Die unterschied- lichen Arten von Rezeptorarten können beispielsweise eine abgestufte Affinität zu einem bestimmten Liganden aufweisen und/oder für unterschiedliche Liganden spezifisch sein.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird bezüglich des Microarrays dadurch gelöst, dass der Träger eine transparente und feuchtigkeitsdichte Polymerfolie aufweist.

Die Polymerfolie kann dann außer zum Untersuchen einer Probe auch zum Abdichten eines die Probe enthaltenden Probenraumes gegen einen Sensor zur Detektion eines auf dem Microarray immobilisierten Liganden-Rezeptorkomplexes verwendet werden. Da der Träger transparent ist, kann die Probe durch den Träger hindurch optisch untersucht werden. Dabei kann ein zur optischen Untersuchung vorgesehener Strahlungsempfänger direkt an der Probe abgewandten Rückseite der Polymerfolie angeordnet sein. Der Strahlungsempfänger ist dann nur noch durch die dünne Polymerfolie von der Probe beabstandet, was eine hohe Ortsauf- lösung bei der Detektion von auf der Polymerfolie befindlichen Liganden- Rezeptorkomplexen ermöglicht. Die Polymerfolie kann aus Polystyrol-, Polycarbonat-, Polyacrylamid-, Polyacrylsäure-, Polyvinylchlorid-, Polyethylen, Polypropylen und/oder Polymethylmethacrylat (PMMA) bestehen oder ein Schicht aus einem solchen Material aufweisen.

Vorteilhaft ist, wenn der Träger als Band ausgebildet ist, wenn die Rezeptoren in Erstreckungsrichtung des Bands zueinander versetzt angeordnet sind, und wenn das Band mit den darauf befindlichen Rezeptoren vorzugsweise in Form einer Rolle magaziniert ist. Das mit den Rezeptoren beschichte Band ist also platzsparend

magaziniert, so dass das Microarray auch bei einer großen, mit den Rezeptoren beschichteten Trägeroberfföche kompakte Abmessungen aufweisen kann. Das Microarray lösst sich daher gut lagern und handhaben. Aufgrund seiner bandför- migen Ausgestaltung lösst sich das Microarray außerdem kostengünstig herstellen.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die durch das Microarray gebildete Rolle um ihre Achse drehbar in einer Kassette angeordnet, wobei die Kassette eine Austrittsöffnung für das freie Ende des bandförmigen Trägers aufweist.

Somit ergibt sich eine Art Spender, aus dem das Microarray oder ein Abschnitt davon auf einfache Weise entnehmbar ist und in dem das Microarray vor Beschä- digung geschützt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Microarrays ist auf der Polymerfolie als Beschichtung eine Mikrofasermembran angeordnet, auf welche die Rezeptoren aufgebracht sind. Dadurch ist das Verhältnis von Bindungsmolekülen zu Probenmo- lekülen gegenüber einem Microarray, bei dem die Rezeptoren direkt auf der Polymerfolie immobilisiert sind, signifikant erhöht. Das Microarray ermöglicht dadurch eine hohe Messempfindlichkeit beim Nachweisen eines in der Probe enthaltenen Liganden.

Vorteilhaft ist, wenn der Träger maschinenlesbare Markierungen hat, die zumindest Bereiche aufweisen, die in einer vorbestimmten Lage relativ zu den Rezeptoren angeordnet sind. Die Lage der Markierungen lösst sich dann mit einer Lesevorrich- tung gut detektieren, wodurch indirekt auch die Lage der Rezeptoren oder Rezep- torbereiche ermittelt werden kann.

Die Markierungen können eine Codierung zum Identifizieren der Art des ihnen jeweils zugeordneten Rezeptors und/oder der ihnen jeweils zugeordneten Rezepto- ren aufweisen. Durch maschinelles Einlesen der Markierungen kann dann die Art der Rezeptoren auf einfache Weise bestimmt und beispielsweise bei der Auswer- tung von Messwerten einer an dem Microarray durchgeführten Messung berück- sichtigt werden.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist das bandförmige Microarray eine Perforierung für den Eingriff einer Transporteinrichtung auf Die

Perforierung kann einerseits dazu benutzt werden, bei der Herstellung des Microar- rays den Träger, auf dem die Rezeptoren immobilisiert werden sollen, an einer Auftragungseinrichtung für die Rezeptoren in einer definierten Lage zu positionieren.

Andererseits ermöglicht es die Perforierung aber auch eine lagegenau Positionie- rung des Microarrays an einem Sensor zum Detektieren von auf dem Träger befindlichen Rezeptor-Liganden-Komplexen. Dabei ist es sogar möglich, das bandförmige Microarray während einer Messung oder zwischen zwei Messungen weiterzutransportieren, um einen anderen Abschnitt des Microarrays an dem Sensor zu positionieren.

Bezüglich der Vorrichtung zur Detektion mindestens eines in einer zu untersuchen- den Probe enthaltenen Liganden wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Träger als feuchtigkeitsdichte Polymerfolie ausgebildet ist, die derart mit dem Behälterteil verbunden ist, dass sie die Analysenöffnung abdichtet, und dass die Polymerfolie mit ihrer Rückseite direkt an den Mikrochip angrenzt.

In vorteilhafter Weise dient der Träger also außer zur Aufnahme der Rezeptoren auch zum Abdichten des von dem Behälterteil umgrenzten Proben- Aufnahmeraums gegen den Mikrochip, so dass eine zusätzliche Dichtung einge- spart werden kann. Die Vorrichtung lösst sich dadurch kostengünstig herstellen. Da der Träger als Folie ausgebildet ist, kann er eine entsprechend geringe Wandstär- ke aufweisen, so dass der in den Mikrochip integrierte Strahlungsempfänger praktisch direkt an den auf dem Träger immobilisierten Rezeptoren positioniert sein kann. Die Vorrichtung ermöglicht dadurch bei der Detektion der von einem auf dem Träger befindlichen Rezeptor-Liganden-Komplex und/oder einem daran gebundenen Lumineszenzstoff ausgesandten Lumineszenzstrshlung eine hohe Ortsauflösung und eine große Detektionsempfindlichkeit. Rezeptorbereiche mit unterschiedlichen Rezeptoren können dicht nebeneinander angeordnet sein und dennoch kann eine hohe Übersprechdämpfung zwischen den aus den einzelnen Rezeptorbereichen und den diesen jeweils zugeordneten Strahlungsempfängern bestehenden Messanordnungen erreicht werden. Die Vorrichtung kann also kleine Abmessungen aufweisen, so dass nur eine entsprechend geringe Probenmenge für die Durchführung der Messung benötigt wird. Der Behälter kann als Durchfluss- messkammer mit wenigstens einer Einlassöffnung und mindestens einer Auslassöff-

nung ausgebildet sein. In dem Behälter kann gegebenenfalls ein Überdruck herrschen, durch den die Polymerfolie an den Mikrochip angedrückt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auf der Polymerfolie als Beschichtung eine Mikrofasermembran angeordnet, auf welche die Rezeptoren aufgebracht sind. Dadurch kann eine besonders große Anzahl Rezeptoren auf dem Träger immobilisiert werden, was beim Nachweisen eines in der Probe enthaltenen Liganden eine noch größere Messempfindlichkeit ermöglicht.

Vorteilhaft ist, wenn die Polymerfolie durch eine Bondverbindung mit dem Mikro- chip verbunden ist. Die Rezeptoren können dann bei der Herstellung der Vorrich- tung mit großer Genauigkeit an den Strahlungsempfängern des Mikrochips positioniert und in dieser Lage fixiert werden. Es ist aber auch denkbar, dass die Polymerfolie durch eine Klebstoffschicht auf dem Mikrochip fixiert ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Polymerfolie als Polymerband ausgebildet, an dessen Oberfläche eine Vielzahl von Rezeptoren in Erstreckungsrichtung des Polymerbands versetzt zueinander angeordnet sind, wobei ein Magazin zur Aufnahme eines Vorrats des bandförmigen Microarrays vorgesehen ist, wobei das Microarray über eine Führungseinrichtung von dem Magazin zu dem wenigstens einen Strahlungsempfänger geführt ist, und wobei zum Positionieren der Rezeptoren an dem Strahlungsempfänger eine Transportein- richtung für das Microarray vorgesehen ist. Auf der Polymerfolie können dann eine Vielzahl unterschiedlicher Rezeptoren, wie z. B. Antigene, angeordnet sein, die nacheinander an dem wenigstens einen Strahlungsempfänger positioniert werden können. Somit kann die Probe auf einfache Weise auf das Vorhandensein einer Vielzahl unterschiedlicher Liganden untersucht werden. Die Probe kann beispiels- weise eine aufgereinigte Blutprobe sein, die mit Hilfe der Vorrichtung auf Bestandtei- le von Pollen untersucht wird, die eine Allergie auszulösen können.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist das Microarray zu einer Rolle aufgewickelt, die drehbar an dem Magazin angeordnet ist. Dadurch kann eine noch größere Menge des bandförmigen Microarray auf kompaktem Raum angeordnet sein.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Aufwickeleinrichtung für das Microarray auf, wobei das Microarray von dem Magazin über den Strahlungsempfänger zu der Aufwickeleinrichtung verläuft. Das Microarray kann dann gegebenenfalls nach Durchführung einer Messung mit Hilfe einer Spülflüssigkeit gespült und auf der Aufwickeleinrichtung zu einer Rolle aufge- rollt werden. Das Mikroarray kann dadurch mehrfach verwendet werden.

Vorteilhaft ist, wenn der Träger maschinenlesbare Markierungen aufweist, die in einer vorbestimmten Lage relativ zu den Rezeptoren angeordnet sind, und wenn eine Leseinrichtung für die Markierungen vorgesehen ist. Die Leseinrichtung kann dann über einen Lageregler und/oder eine Lagesteuereinrichtung mit der Trans- porteinrichtung verbunden sein, um die einzelnen Rezeptoren oder Rezeptorberei- che nacheinander jeweils in einer vorbestimmten Lage an dem wenigstens einen Strahlungsempfänger zu positionieren.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Markierungen eine Codierung zum Identifizieren der Art des ihnen jeweils zugeordneten Rezeptors und/oder der ihnen jeweils zugeordneten Rezeptoren auf, wobei die Leseinrichtung zum Lesen dieser Codierung ausgebildet ist. Die Leseinrichtung kann dann mit einer Einrichtung zur Anzeige, Verarbeitung und/oder Auswertung des Messsignals des wenigstens einen Strahlungsempfängers verbunden sein, um die in der Markierung gespeicherten Informationen über die Rezeptoren bei der Aufberei- tung, Auswertung und/oder Anzeige des Messsignals zu berücksichtigen. Gegebe- nenfalls kann das Messsignal zusammen mit den in der Markierung oder den Markierungen abgelegten Informationen in Form eines Datensatzes auf einem Datenträger gespeichert werden.

Vorteilhaft ist, wenn das Microarray eine Perforierung aufweist, in die in Gebrauchs- stellung ein Übertragungselement der Transporteinrichtung eingreift. Die auf der Polymerfolie direkt oder indirekt über eine Zwischenschicht immobilisierten Rezepto- ren können dadurch noch genauer an dem wenigstens einen Strahlungsempfän- ger positioniert werden. Dabei ist es sogar möglich, dass die Transporteinrichtung eine Traktorführung aufweist, die in die Perforierung der Polymerfolie eingreift.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen zum Teil stärker schematisiert : Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Immobilisieren von Rezeptoren auf einem bandförmigen Träger, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Detektion von in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Liganden, mit einem auf einem Halbleiterchip ortsfest angeordneten biologischen Microarray, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur. Detektion von in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Liganden, wobei das Microarray bandförmig ausgebildet und durch Umspulen zwischen zwei Spulen re- lativ zu einem Halbleiterchip bewegbar ist, Fig. 4 eine Aufsicht auf einen an dem Halbleiterchip positionierten Abschnitt eines bandförmigen Microarrays, Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Durchdussmesskammer, und Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch den Halbleiterchip und das Microarray, wobei auf dem Träger des Microarrays ein Rezeptor-Liganden-Komplex immobilisiert ist, an den ein Lumineszenzstoff gebunden ist.

Eine in Fig. 1 im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen eines biologischen Microarrays 2, bestehend aus einem bandförmigen Träger 3 mit darauf immobilisierten, jeweils für einen bestimmten Liganden 4 spezifischen Rezeptoren 5, weist eine in der Zeichnung nur schematisch dargestellte Halterung 6 auf, an der ein erstes Magazin mit einer Aufnahme 7 für den bandförmigen, zu einer Rolle 3a gewickelten Träger 3 angeordnet ist. An der Aufnahme 7 ist die Rolle 3a um ihre Achse drehbar gelagert. Der Träger 3 ist als feuchtigkeitsdichte, optisch transparente Polymerfolie ausgebildet.

An der Halterung 6 ist ferner eine Auftragungseinrichtung 8 angeordnet, mit deren Hilfe die Rezeptoren 5 auf den Träger 3 aufgetragen werden können. Der band-

förmige Träger 3 verläuft von der Rolle 3a zu der Auftragungseinrichtung 8 und von dieser zu einem zweiten Magazin, das eine Aufwickeleinrichtung 9 aufweist. Die Aufwickeleinrichtung 9 hat einen Spulenkörper 10, der um seine Achse drehbar an der Halterung 6 angeordnet ist. Auf dem Spulenkörper 10 ist der mit den Rezepto- ren 5 beschichtete Träger 3, der das Microarray 2 bildet, zu einer Rolle 2a aufwi- ckelbar.

Zwischen der Auftragungseinrichtung 8 und der Aufwickeleinrichtung 9 ist eine Bestrshlungsstelle 11 vorgesehen, an der die auf den Träger 3 aufgebrachten Rezeptoren 5 mit Hilfe einer Lichtquelle 12 mit UV-Licht bestrahlt und dadurch auf dem Träger 3 immobilisiert werden können. Zur Führung des Trägers 3 von der Rolle 3a zu der Aufwickeleinrichtung 9 ist eine Bandführungseinrichtung 1 3 vorge- sehen, die Führungsrollen aufweist, zwischen denen der bandförmige Träger hindurchgeführt ist.

Zum Transport des Trägers 3 von der an der Aufnahme 7 angeordneten Rolle 3a in Richtung des Pfeils Pfl über die Auftragungseinrichtung 8 und die Bestrahlungsstelle 10 zu der Aufwickeleinrichtung 9 ist eine Transporteinrichtung vorgesehen, die in Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Die Transporteinrichtung kann einen Servomo- tor als Antrieb aufweisen, der mit dem Spulenkörper 10 und/oder der Bandfüh- rungseinrichtung 13 in Antriebsverbindung steht.

Die Auftragungseinrichtung 8 weist mehrere Vorratsbehälter für unterschiedliche Arten von Rezeptoren 5 auf. In den Vorratsbehältern sind die Rezeptoren 5 in flüssiger Form oder einem flüssigen Medium angeordnet. Die Rezeptoren können für unterschiedliche Liganden 4 spezifisch sein und/oder eine unterschiedliche Affinität zu einem bestimmten Liganden 4 aufweisen. Die einzelnen Vorratsbehälter für die Rezeptoren 5 sind jeweils mit einer Abgabeeinrichtung verbunden, die eine Austrittsöffnung für die Rezeptoren 5 aufweist. An den Austrittsöffnungsöffnungen können die Rezeptoren kontinuierlich oder diskontinuierlich abgegeben werden. Es ist aber auch möglich, dass mehrere Vorratsbehälter über Absperrventile mit einer gemeinsamen Austrittsöffnung verbunden sind. Die Austrittsöffnungen sind einer zu beschichtenden Flachseite des Trägers 3 zugewandt. Dabei sind die Austrittsöffnun- gen etwas von dem Träger 3 beabstandet. Die Abgabe der Rezeptoren 5 an den Austrittsöffnungen erfolgt vorzugsweise unter Druck in Form eines Sprühstrahls.

In Fig. 4 ist erkennbar, dass auf den Träger 3 eine Vielzahl von Rezeptorfeldern 5a aufgebracht werden, die in konstanten Abständen in Erstreckungsrichtung des Trägers 3 voneinander beabstandet sind. Die Rezeptorfelder 5a weisen eine etwa rechteckige Außenkontur auf. Zwei einander gegenüberliegende Randbereiche der einzelnen Rezeptorfelder 5a verlaufen jeweils etwa parallel zur Längserstre- ckung Pf2 des Trägers 3. Dedes Rezeptorfeld 5a weist mehrere Rezeptoren 5 bzw.

Rezeptorbereiche auf, die matrixförmig in mehreren Reihen und Spalten angeord- net sind.

An der Halterung 6 ist eine Markiereinrichtung 14 zum Anbringen von maschinenlesbaren Markierungen 15a, 15b an dem Träger 3 angeordnet. Die Markierungen 15a sind als Positionierhilfen ausgebildet und weisen ein Fadenkreuz auf, mit dessen Hilfe der Träger 3 mit den darauf befindlichen Rezeptorbereichen in einer vorbestimmten Lage beispielsweise an einem optischen Sensor positionierbar ist. Die Markierungen 15a sind als Strichcodes ausgebildet, in dem Informationen über die dazu jeweils benachbarten Rezeptorfelder 5a, insbesondere über die Art der Rezeptoren 5, gespeichert sind.

Es ist aber auch denkbar, dass der Träger 3 bereits fertig vormarkiert ist, die Markie- rungen also bereits auf den auf der Rolle 3a befindlichen Träger 3 aufgedruckt oder anderweitig angebracht sind. In diesem Fall kann die Vorrichtung 1 anstelle der Markiereinrichtung 14 eine Leseeinrichtung zum Detektieren der Markierungen 15a und/oder 15b aufweisen. Die Leseeinrichtung ist zum Positionieren des Trägers 3 an der Auftragungseinrichtung 8 in einer durch die Markierungen vorbestimmten Lage mit der Transporteinrichtung und/oder zum Auftragen des dem Strichcode entsprechenden Rezeptormaterials mit der Auftragungseinrichtung 8 verbunden.

Gegebenenfalls ist es sogar möglich, dass der Träger 3 in mehreren Durchlaufen jeweils mit unterschiedlichen Rezeptoren 5 beschichtet wird. Dies kann zum Beispiel in der Weise erfolgen, dass die Vorratsbehälter der Auftragungseinrichtung 8 für einen ersten Durchlauf mit einer Anzahl erster Rezeptoren befüllt werden, dass der Träger 3 danach mit diesen Rezeptoren bereichsweise beschichtet wird, wobei der Träger von der Rolle 3a über die Auftragungseinrichtung 8 zu der Aufwickeleinrich- tung 9 transportiert wird, dass der beschichtete Träger 3 danach von der Aufwickel- einrichtung 9 auf die Rolle 3a zurückgespult wird, dass für einen zweiten Durchlauf

die Vorratsbehälter der Auftragungseinrichtung 8 mit einer Anzahl zweiter Rezepto- ren befüllt werden, und dass der Träger 3 danach mit diesen Rezeptoren 5 be- reichsweise beschichtet wird, wobei die Rezeptoren 5 in dem zweiten Durchlauf an Stellen auf den Träger 3 aufgebracht werden, die bei dem ersten Durchlauf nicht mit Rezeptoren 5 beschichtet wurden. Gegebenenfalls können in entsprechender Weise weitere Durchläufe durchgeführt werden.

Eine in Fig. 2 gezeigte, im Ganzen mit 16 bezeichnete Vorrichtung zur Detektion mindestens eines-in einer zu untersuchenden Probe enthaltenen Liganden 4 weist ein Behälterteil 18 auf, das einen Aufnahmeraum 17 für die Probe umgrenzt. Das Behälterteil 18 hat an seiner Unterseite eine Analysenöffnung, an der ein Microarray 2 angeordnet ist. Das Microarray 2 weist als Träger 3 eine feuchtigkeitsdichte Polymerfolie auf, auf der matrixförmig Rezeptorbereiche angeordnet sind, in denen Rezeptoren 5 auf der Polymerfolie immobilisiert sind. Die Rezeptoren 5 können jeweils mit einem speziellen Liganden eine spezifische Bindung eingehen. Die Rezeptoren 5 sind in den Fig. 2 und 6 vergrößert und schematisch dargestellt. Die Polymerfolie ist an ihrem Umfangsrandbereich feuchtigkeitsdicht mit dem Behälter- teil 18 verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Polymerfolie durch eine unterbrechungsfrei umlaufende Schweißnaht mit dem die Analysenöffnung umgrenzenden Rand Behälterteils 18 verschweißt ist.

Zur Anregung der Emission von Lumineszenzstrahlung 20 in Abhängigkeit von der Bindung des Liganden 4 an den Rezeptor 5 ist eine Strahlungsquelle 21 vorgese- hen, die eine Anregungsstrahlung 22 in den Aufnahmeraum 17 abstrahlt. Die Strahlungsquelle 21 kann beispielsweise eine Leuchtdiode oder Laserdiode aufweisen.

Die Lumineszenzstrohlung 20 kann von einem auf dem Träger 3 immobilisierten Rezeptor-Liganden-Komplex (Chemolumineszenz) und/oder einem an den Rezep- tor-Liganden-Komplex direkt oder indirekt gebundenen Lumineszenzstoff 23 ausgesandt werden, welcher den Rezeptor-Liganden-Komplex markiert.

An der dem Aufnahmeraum 17 abgewandten Rückseite der Polymerfolie ist ein Mikrochip 18 angeordnet, in den Strahlungsempfänger 24 zum Detektieren der Lumineszenzstrchlung integriert sind. Die Strahlungsempfänger 24 können bei-

spielsweise als CCD-oder CMOS-Array ausgebildet sein. Der Mikrochip 18 ist durch die Polymerfolie bzw. den Träger 3 und das Behälterteil 18 gegen die in dem Aufnahmeraum 17 befindliche Probe abgedichtet.

Die Polymerfolie ist für die Lumineszenzstrahlung durchlässig und grenzt mit ihrer Rückseite direkt an den Mikrochip an. Dadurch kann die Lumineszenzstrahlung in unmittelbarer Nähe zum Abstrahlort und somit mit hoher Ortsauflösung detektiert werden.

Der Aufnahmeraum 17 kann auch durch wenigstens eine rinnenförmige Vertiefung gebildet sein, die beispielsweise durch einen Prägschritt in ein vorzugsweise plattenförmiges Behälterteil aus einem Polymerwerkstoff oder dergleichen Material eingebracht sein kann. Dabei verläuft die wenigstens eine Rinne parallel zur Erstreckungsebene der Polymerfolie und ist dieser derart zugewandt, dass die Rinnen zusammen mit der Polymerfolie Kapillaren umgrenzen, durch welche die Probe oder dergleichen Fluidum den Rezeptoren oder Rezeptorbereichen zuge- führt werden kann. Dabei ist es sogar möglich, dass eine Kapillare mehrere der matrixförmig angeordneten Rezeptorbereiche miteinander verbindet. Gegebenen- falls kann das Behälterteil mehrere dieser Kapillaren aufweisen. Dadurch ist es insbesondere möglich, die Kapillaren mit einem oder mehreren Standordanalyten bekannter Konzentration zu befüllen, um die Vorrichtung zu kalibrieren.

Bei der in Fig. 3 bis 5 gezeigten Vorrichtung 16 zur Detektion von in einer zu untersu- chenden Probe enthaltenen Liganden ist das Microarray 2 bandförmig ausgebil- det und auf einer Rolle 2a magaziniert. Es hat ein Polymerband als Träger 3, an dessen Oberfläche eine Vielzahl von Rezeptorfeldern 5a aufgebracht sind, die in der durch den Pfeil Pf2 markierten Erstreckungsrichtung des Trägers 3 voneinander beabstandet sind. Die Rezeptorfelder 5a weisen jeweils mehrere Rezeptoren 5 bzw.

Rezeptorbereiche auf, die matrixförmig angeordnet sind.

Die Rolle 2a ist drehbar an einer Halterung 25 angeordnet. Mit Hilfe einer Führungs- einrichtung 26 ist das Microarray 2 von der Rolle 2a zu in einen Mikrochip 19 integrierten Strahlungsempfängern 24 und von diesen zu einer Aufwickeleinrich- tung 27 geführt. Zum Positionieren der auf der Rolle 3a befindlichen Rezeptoren 5 an den Strahlungsempfängern 24 ist eine Transporteinrichtung vorgesehen, die mit

einem Antrieb verbundene Übertragungselemente 28 aufweist, die in eine Perforie- rung des Microarrays 2 eingreifen. In Fig. 3 ist erkennbar, dass der Mikrochip 19 zwischen den Übertragungselementen 28 angeordnet ist, so dass das Microarray 2 an den Strahlungsempfängern 24 des Mikrochips exakt positioniert ist.

Wie in Fig. 5 besonders gut erkennbar ist, bildet das Behälterteil 15 mit dem Microarray 2 eine Durchflussmesskammer, die an dem Behälterteil 15 eine Einlass- öffnung 29 und eine Auslassöffnung 30 aufweist. Das Microarray 2 bildet eine Wandung der Durchflussmesskammer, welche den Aufnahmeraum 17 für die Probe zu dem Mikrochip 19 hin abdichtet. Zwischen dem Behälterteil 15 und dem Microarray 2 ist eine Dichtung 31 angeordnet, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 als Dichtring ausgebildet ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel noch Fig. 2 grenzt das Microarray 2 mit seiner dem Aufnahmeraum 17 abgewandten Rückseite direkt an den Mikrochip an. Dabei verläuft das Microarray 2 etwa parallel zur Erstreckungsebene des Mikrochips 19.

In dem von der Durchflussmesskammer umgrenzten Aufnahmeraum 17 kann ein Überdruck herrschen, durch den das Microarray 2 an den Mikrochip 19 ange- drückt wird. Da das Microarray 2 nur eine geringe Wandstärke aufweist sind die Strahlungsempfänger 24 dicht an den Rezeptoren angeordnet. Dadurch wird eine Detektion eines Liganden mit hoher Ortsauflösung ermöglicht.

Das Microarray 2 weist Markierungen 15a auf, mit deren Hilfe es in einer vorbe- stimmten Lage an dem Mikrochip 19 positionierbar ist. In den Mikrochip 19 Senso- ren zum Detektieren der Markierungen 15a integriert, die mit der Transporteinrich- tung in Steuerverbindung stehen. Außerdem weist das Microarray 2 Markierungen 1 5b auf, welche die Art des zu der Markierung 15b jeweils benachbarten Rezeptor- felds 5a codieren. In den Mikrochip 19 ist ein Sensor zum Lesen der Markierungen 15b integriert. Der Sensor ist mit einer Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der Codierung verbunden.

Mit der Vorrichtung 16 lassen sich auf einfache Weise eine Vielzahl von Rezeptor- feldern 5a an dem Aufnahmeraum 1 7 positionieren. Die Vorrichtung 16 ermöglicht deshalb eine automatisierte Durchführung einer großen Anzahl von Messungen.

Die Vorrichtung 1 zum Herstellen eines biologischen Microarrays 2, das zumindest einen bandförmigen, zu einer Rolle 3a gewickelten Träger 3 mit darauf immobili- sierten Rezeptoren 5 aufweist, die jeweils mit einem bestimmten Liganden 4 eine spezifische Bindung eingehen können, hat also eine Halterung 6 mit einer Aufnah- me 7, an der die Rolle 3a drehbar anbringbar ist. An der Halterung 6 ist eine Auftragungseinrichtung 8 zum Aufbringen der Rezeptoren 5 auf den Träger 3 angeordnet. Der Träger 3 ist mittels einer Bandführungseinrichtung 13 von der Aufnahme 7 über die Auftragungseinrichtung 8 zu einer Aufwickeleinrichtung 9 führbar. Der Träger 3 ist als feuchtigkeitsdichte Polymerfolie ausgebildet. Das Microarray 2 kann einen Aufhahmeraum 17 für eine zu untersuchende Probe gegen einen Sensoren zum Detektieren eines Rezeptor-Liganden-Komplexes aufweisenden Halbleiter-Mikrochip 19 abdichten.