DE60304043T2 - Verfahren zur herstellung einer microfluidischen vorrichtung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Miniaturgeräte für chemische/biochemische Analysen und chemische/biologische Messungen und genauer gesagt Mikrofluidikvorrichtungen, deren Herstellung und Verwendung. Im Besonderen betrifft die Erfindung Verfahren zur Bildung von Mikrokanälen sowie gesteuerte Manipulationen von Fluiden und Kapillaren in Mikrokanälen. Diese Mikrokanäle und Instrumente für ihre Erzeugung und Manipulation können in zahlreichen verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich Kapillarelektrophorese, Flüssigchromatographie und Fließinjektionsanalyse.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Mikrofluidiksysteme sind zu immer beliebteren Instrumenten in den Bereichen der Elektronik, Biotechnologie und der Pharmaindustrie sowie verwandten gewerblichen Anwendungsbereichen geworden, wo sie zahlreiche Vorteile bieten, einschließlich eines signifikant geringeren Bedarfs an Reagenzien, äußerst rascher Analyse und der Möglichkeit der Automatisierung (US-Patent Nr. 6.251.343 und US-Patent Nr. 6.379.974). Typische Beispiele für solche Mikrofluidikvorrichtungen sind ein auf einem Siliciumwafer hergestellter Miniatur-Gaschromatograph (Doherty et al., LC-GC 12, 846-850 (1994)), ein planarer Mikrokapillarelektrophoresechip (Manz et al., Trends in Anal. Chem. 10, 144–149 (1990), und Manz et al., Adv. in Chromatog. 33, 1–66 (1993); US-Patent Nr. 4.908.112 und US-Patent Nr. 6.309.602), ein Chip zur Trennung und Verarbeitung von Nucleinsäuren (US-Patent Nr. 6.344.326) und Mikrochips zur Durchführung von Amplifikationsreaktionen (US-Patent Nr. 5.498.392), chemischer und biologischer Analyse (US-Patent Nr. 4.908.112 und US-Patent Nr. 6.342.142) und Bindungstests (US-Patent Nr. 5.637.469). In Mikrofluidikvorrichtungen wurde der Transport und die Steuerung von Materialien, z.B. Fluiden, Analyten und Reagenzien, innerhalb der mikrogefertigten Vorrichtung im Allgemeinen durch: (a) Schaffung eines Druckgradienten; (b) Anwendung elektrischer Felder; (c) Anwen dung von akustischer Energie durchgeführt. Um Mikrofluidikvorrichtungen herzustellen, wurden in den Bereichen der Biotechnologie und der Pharmaindustrie erst jüngst manche jener Verfahren zum Einsatz gebracht, die sich auf dem Gebiet der Elektronik, wie z.B. Photolitographie, chemischem Feuchtätzen, Laser-Ablation, Spritzguss und dergleichen, bereits bewährt haben. Da Mikrofluidiksysteme immer komplexer werden, wird die Möglichkeit, sie zu entwerfen und zu verwenden, einschließlich der Handhabung durch den Benutzer und der Systemverbindungsteile solcher Vorrichtungen, immer schwieriger. Es wäre daher von Vorteil, ein verbessertes Verfahren zum Entwurf flexibler und wieder konfigurierbarer Mikrofluidikvorrichtungen bereitzustellen, die in der Lage sind, leicht an spezielle Trennungs- oder analytische Aufgaben angepasst zu werden, und die keine Probleme wie jene, die sich in Verbindung mit den aktuellen Verfahren zur Herstellung solcher kleintechnischer Vorrichtungen stellen, mit sich bringen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Entwicklung von Mikrofluidiksystemen und Verfahren zu deren Verwendung. Hierin bezieht sich die Bezeichnung "Mikromaßstab" oder "mikrogefertigt" im Allgemeinen auf Merkmale einer Vorrichtung, die zumindest ein Strukturelement mit einer Dimension (z.B. Tiefe, Breite, Länge, Durchmesser usw.) im Bereich von etwa 0,01 μm bis etwa 1.000 μm aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung schafft die Möglichkeit, Mikrofluidikvorrichtungen bereitzustellen, die die Vorteile von Mikrofluidik mit verbesserten Eigenschaften der Materialhandhabung und reduzierten Herstellungskosten verbinden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Mikrofluidikvorrichtung bereit, die eine Körperstruktur einbindet, die ein darin ausgebildetes Mikrokanalnetzwerk umfasst. Die Körperstruktur kann ein Vielzahl von darin vorgesehenen Öffnungen aufweisen, worin jede Öffnung in Fluidkommunikation mit einem oder mehreren Kanälen im Kanalnetzwerk steht. Sie kann auch entweder eine Vielzahl von Elektroden, die mit einem oder mehreren Kanälen verbunden oder in einen oder mehrere Kanäle integriert sind, oder einen anderen Mechanismus zum Dirigieren von Wärmeenergie gemäß einem festgelegten Muster aufweisen. Das Mikrokanalnetzwerk wird in der Körperstruktur durch Dirigieren eines Energieflussmusters geschaffen und erhalten, das zu teilweisem Schmelzen von Substratmaterial entlang des angewandten Musters führt.
  • Die Vorrichtung kann ein Gehäuse umfassen, das schmelzbares Substrat enthält. Das Gehäuse kann röhrenförmig oder schachtelförmig sein und weist einen Deckel, einen Boden und Seitenteile auf. Das Material des Gehäuses wird im Allgemeinen auf der Grundlage von Robustheit unter den Bedingungen, denen die Mikrofluidikvorrichtung ausgesetzt sein kann, z.B. Aussetzung gegenüber einem oder mehreren von organischen Lösungsmitteln, Puffern mit unterschiedlichem pH-Wert, hohen und niedrigen Temperaturen, Bestrahlung und elektrischen Feldern, ausgewählt. Folglich kann das Material Materialien wie Glas, Quarz, Silicium oder Polysilicium, Siliciumnitrid, Galliumarsenid, Metalle, Legierungen davon, Polymere wie Acrylate, Methacrylate und Oligourethane umfassen, wofür z.B. Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen, Polydimethylsiloxan, Polysulfon, metallorganische Polymere und Verbundmaterialien, bestehend aus z.B. Metallen und Silicium, Polymeren und Glas, nichteinschränkende Beispiele sind.
  • Der innere Teil von Mikrofluidikvorrichtungen umfasst ein Substratmaterial, das durch Anlegen von Energiefluss leicht und umkehrbar vom festen in den flüssigen Zustand übergeführt werden kann. Folglich kann in manchen bevorzugten Aspekten das Substratmaterial Wasser (Eis), gefrorene organische Lösungsmittel oder Gase, Metalle (z.B. Gallium), organische oder anorganische Verbindungen, Oligomere oder Polymere umfassen.
  • Die durch die hierin beschriebenen Verfahren hergestellte Mikrofluidikvorrichtung kann eine Vielzahl von darin vorgesehenen Öffnungen enthalten, wobei jede Öffnung in Fluidkommunikation mit einem oder mehreren Kanälen im Kanalnetzwerk steht und auch eine Vielzahl von Elektroden enthalten kann, die mit einem oder mehreren Kanälen verbunden bzw. darin integriert sind. In manchen möglichen Anwendungen sind weder die Öffnungen für Fluidkommunikationen noch die Elektroden erforderlich (was bedeutet, dass die Vielzahl in diesen Fällen gleich "null" wäre). Die Öffnungen und Elektroden weisen durch die Vielzahl von Öffnungen/Löchern hindurch eine Schnittstelle nach außen oder Verbindungsstücke auf, die z.B. durch Deckel-, Boden- oder Seitenteile der Mikrofluidikvorrichtung hindurch vorgesehen sind. In manchen Anwendungen enthält die Vorrichtung Löcher, die als Speicher für Reagenzien oder Abfälle dienen. In manchen Anwendungen umfassen die Mikrofluidikvorrichtungen einen) oder mehrere optische Detektionsfenster oder Detektoren, z.B. pH-Sensoren, Gitterpaar- oder Oberflächenplasmonresonanzvorrichtungen, Massenspektrometer, integriert in oder gebunden an die Deckel-, Boden- oder Seitenteile der Vorrichtung. Die Öffnungen zur Flüssigkeitskommunikation können auch als Elektroden zur Stromregulierung verwendet werden.
  • Besteht der Kern der Vorrichtung aus Wasser, so sind Kanalbildung, -verwendung und -neubildung einfach durchzuführen, da Wasser ein guter Leiter ist (insbesondere, wenn es einen Elektrolyten wie HCl oder Salz enthält). Gleichermaßen kann im Fall mancher chemischer Anwendungen das Schmelzen von nichtleitendem Material nützlich sein, da die resultierende(n) Kapillare(n) in diesem Fall Bereiche erleichterter Diffusion darstellt bzw. darstellen. Falls erforderlich können Kanäle unter Verwendung eines anderen Materials, das in einem Speicher im Körper der Mikrofluidikvorrichtung gelagert wird, wiederaufgefüllt und neugebildet werden. Kanäle können auch mit dem geschmolzenen Material derselben Art wie der Kern der Vorrichtung wiederaufgefüllt werden.
  • In manchen Ausführungen enthält die Mikrofluidikvorrichtung eine Energiequelle (z.B. Licht, Wärme, fokussierte Teilchen- (z.B. Ionen-) strahlen und Elektronenstrahlen, elektromagnetische oder Mikrowellenstrahlung), die für umkehrbare Transformation des Substratmaterials im Inneren der Vorrichtung von einem festen zu einem flüssigen Zustand sorgt.
  • In manchen Ausführungsformen enthält die Mikrofluidikvorrichtung auch eine Heiz/Kühl-Vorrichtung, einen Wärmetauscher oder Thermostat, die/der die Temperatur in der Mikrofluidikvorrichtung, insbesondere in ihrem Inneren, aufrechterhält und steuert.
  • Die Energiequelle, das Erhitzen und/oder Kühlen der Vorrichtung können integrierte Teile der Mikrofluidikvorrichtung oder aber äußere Module sein.
  • Das Gehäuse kann integrierte Merkmale wie Stromkreise oder Flüssigkristalle aufweisen.
  • Die Bildung und Erhaltung des integrierten Mikrokanalnetzwerks im Inneren der Mikrofluidikvorrichtung kann durch Dirigieren von Energiemustern, z.B. von Wärme oder Licht, in das Innere der Mikrofluidikvorrichtung erreicht werden. Diese Zufuhr von Energie führt zu teilweisem Schmelzen des Substratmaterials des inneren Teils der Vorrichtung gemäß einem vorgegebenen Muster auf eine Weise, die sicherstellt, dass die Flüssigkeitskanäle zwischen den Deckel- und Bodenteilen der Vorrichtung ausgebildet werden. In verschiedenen Formaten der Mikrofluidikvorrichtung wird die Energie dem Inneren auf verschiedene Arten zugeführt, einschließlich der Verwendung von Licht (z.B. eines Laserstrahls), Wärme (unter Verwendung von z.B. IR-Laser), fokussierten Ionen-, Teilchen-, Röntgen- und Elektronenstrahlen. In manchen Ausführungsformen wird die Gestaltung des Musters durch Fokussieren von Energiestrahlen auf vorbestimmte Teile des Inneren durch einen transparenten Teil des Gehäuses oder durch Verwendung von Masken, die die Ausrichtung von Energie nur auf die vorbestimmten Bereiche des Inneren einschränken, erreicht. Die Vorteile des Ansatzes, der in dieser Erfindung beschrieben wird, liegen in der Flexibilität des Systems. Das Muster (und das gemusterte System der ausgebildeten Mikrokanäle) kann durch neuerliches Fokussieren und Umlenken der zugeführten Energie verändert werden. Das Mikrokanalnetzwerk liegt nur vor, wenn die Energie den entsprechenden Bereichen zugeführt wird. Endet die Energiezufuhr, so friert die Flüssigkeit im Kanal, und der Kanal verschwindet. Zahlreiche integrierte Mikrokanäle, einschließlich Transversalkanäle, Querschnittpunkte, "T"-Schnittpunkte und dergleichen, in derselben Mikrofluidikvorrichtung können für verschiedene spezifische Anwendungen gebildet werden. Das Mikrokanalnetzwerk kann auch in Echtzeit während des Analyse- oder Trennungsverfahrens modifiziert werden, um einzelne Phasen des Versuchs oder der Analyse zu erleichtern. Verbindungen zwischen den Kanälen, Speichern, Öffnungen zur Flüssigkeitskommunikation und Elektroden können durch Fokussieren der Energie auf geeignete Verbindungspunkte leicht gebildet oder aufgehoben werden.
  • In manchen Ausführungsformen enthalten Teile der Vorrichtung (z.B. der Maske oder des Deckel- oder Bodenteils des Gehäuses) Flüssigkristalle, die in der Lage sind, ihre Eigenschaften je nach zugeführtem Strom zu verändern. In diesem Fall wird das Mikrokanalmuster durch Modulieren der Transparenz der Flüssigkristalle und folglich durch Regulieren der lokalen, durch Energie, die durch den Flüssigkristall geleitet wird, entwickelten Wärme erhalten. In manchen Ausführungsformen enthält die Vorrichtung Mikrostromkreise, die in der Lage sind, bei angelegtem Strom Wärme zu erzeugen. In diesem Fall werden die Mikrokanäle gemäß der Struktur der Mikrostromkreise und gemäß dem Muster des zugeführten Stroms ausgestaltet.
  • Das Muster kann durch einen Computer unter Verwendung geeigneter Software gebildet, verändert und gesteuert werden. Die Mikrofluidikvorrichtung kann als auswechselbarer Chip oder als stationäre Einheit, verbunden mit Probenehmern, Flüssigkeitsspeichern und dergleichen, entworfen werden.
  • Das Prinzip der Ausbildung und Regulierung des Kanalnetzwerks kann von Fachleuten auch für Nanomaßstabsysteme angewandt werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Manipulation von Material (verflüssigter Teil des Substratmaterials, Lösung, Analyten, Probe und dergleichen), das es innerhalb des gemäß dem Muster der zugeführten Energie ausgebildeten Mikrokanalnetzwerks zu transportieren gilt. Ein gesteuerter Stromfluss, der an mehreren Elektroden zugeführt wird, kann verwendet werden, um Materialtransport zu bewirken. Die Verbindung zwischen Elektroden und Kanälen wird durch Richten von Energie auf geeignete Verbindungspunkte hergestellt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Transport in Mikrokanälen durch Anlegen eines Druckgradienten unter Verwendung äußerer oder integrierter Pumpen und/oder unter Verwendung von Schallenergie oder von Temperaturgradienten reguliert werden. Der Materialtransport kann durch Einfrieren oder Schmelzen eines Teils der Lösung innerhalb der Mikrokanäle reguliert werden, um einen Transportweg zu blockieren oder zu öffnen.
  • Der Transportfluss innerhalb der Mikrokanäle kann durch Modifizieren der Eigenschaften der Mikrokanaloberfläche moduliert werden. Der innere Teil der Mikrofluidikvorrichtung kann beispielsweise Material enthalten, das, wenn es einer Lösung ausgesetzt wird, zusätzliche Funktionen wie Ladung, Hydrophobie, Affinität, Erkennung, Messung und katalytische Elemente bereitstellt. Das Einführen von Affinitäts- oder Erkennungsfunktionen kann durch Einführen in die Zusammensetzung des inneren Teils und/oder durch Immobilisierung am Deckel-, Boden- oder Seitenteil der Mikrofluidikvorrichtung eines Proteins, biologischen Rezeptors, einer Nucleinsäure, eines Chromosoms, einer Zelle, eines Virus, Mikroorganismus, einer Gewebeprobe, eines Kohlenhydrats, Oligosaccharids, Lipoproteins, synthetischen Proteins, Glykoproteins, Glucosaminoglykans, Steroids, Immunsuppressors, Hormons, Heparins, Antibiotikums, Vitamins oder Wirkstoffs erreicht werden. Beim Schmelzen wird ein Teil des eingeführten Materials der Lösung ausgesetzt, wodurch ein Wechselwirkungspunkt für selektive Bindung, Erkennung oder Modulation der Lösungseigenschaften bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Einführen von Affinitäts- oder Erkennungsfunktionen durch Füllen des Mikrokanals oder des Speichers mit einer Lösung, Suspension oder Emulsion eines entsprechenden Moleküls, Oligomers, Polymers, Gewebes oder einer entsprechenden Zelle und durch Einfrieren eines Teils davon, um den Einschluss dieser Spezies in den Wänden der Mikrokanäle oder Speicher zu erzielen, erreicht werden.
  • Die Mikrofluidikvorrichtungen können für zahlreiche verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich z.B. Hochdurchsatz-Screeningtests zur Wirkstoffentdeckung, Immuntests, Diagnose, genetischer Analyse und dergleichen. Eine andere Verwendungsart ist als Reagenzienmischapparat, in Lab-on-chip-Systemen zur Durchführung chemischer und/oder biologischer Versuche oder als Forschungsgrundlage zur Untersuchung und Optimierung von Mikrofluidikverfahren.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer Mikrofluidikvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 veranschaulicht die Bildung eines Mikrokanalnetzwerks im Inneren der in 1 gezeigten Mikrofluidikvorrichtung.
  • 3 veranschaulicht ein alternatives Verfahren zur Bildung eines Mikrokanalnetzwerks.
  • 4 ist ein Diagramm, das eine mit einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführte Trennung veranschaulicht.
  • 5 ist ein Diagramm, das zeigt, dass sich HRP an Proteine binden kann, die durch Einfrieren in Eis immobilisiert sind.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Dies ist eine Mikrofluidikvorrichtung, die eine Körperstruktur mit einem darin vorgesehenen Mikrokanalnetzwerk umfasst. Ein Gehäuse 10 weist die Form einer dünnen rechtwinkligen Schachtel mit großen Deckel- und Bodenteilen 12, 14 und Seitenteilen 16 auf. Das Innere enthält ein schmelzbares Material 18, in dem Mikrokanäle 20 gebildet werden. Wie gezeigt werden die Deckel- und Bodenteile der Vorrichtung aus einem festen Material gebildet, das im Wesentlichen eine flächige Struktur aufweist. Die Seitenteile der Vorrichtung dienen auch dem Verbinden (und Abdichten) der Deckel- und Bodenteile und der Aufnahme des inneren Teils der Mikrofluidikvorrichtung. Fachleute könnten auch im Wesentlichen nichtplanare und übereinander angeordnete Vorrichtungen entwer fen und verwenden, ohne vom grundlegenden Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Die veranschaulichte Vorrichtung weist eine Endfläche auf, durch die sich zahlreiche Elektroden (22) und Öffnungen (24) zur Fluidkommunikation erstrecken. Energie wird zugeführt, z.B. durch Scannen mit einem IR-Laser, um einen geringen Anteil des schmelzbaren Materials 18 zu schmelzen und seinen geschmolzenen Zustand beizubehalten, um das veranschaulichte Muster an Mikrokanälen (70) zu bilden, die mit den Elektroden (22) und Öffnungen (24) kommunizieren.
  • 2 zeigt eine Energiequelle 26, wie beispielsweise einen Laser- oder Ionenstrahl, die sich gemäß einem vorbestimmten Muster, das beispielsweise mittels Computer-Software definiert wird, bewegt und das Substratmaterial des inneren Teils der Mikrofluidikvorrichtung aufschmilzt, wodurch Mikrokanäle gebildet werden. Kontinuierliches Scannen ist erforderlich, um das Muster an Mikrokanälen zu erhalten.
  • 3 veranschaulicht einen alternativen Ansatz, in dem eine breite Energiequelle 28 Strahlung auf eine ganze Hauptfläche der Vorrichtung richtet und eine Maske 30 die Vorrichtung bis auf ausgewählte Bereiche, die durch das Maskenmuster 32 festgelegt sind, das dem Muster der Mikrokanäle 20 entspricht, abschirmt.
  • Es werden nun einige praktische Versuche beschrieben, die Ausführungsformen der Erfindung sowie Techniken, die in der Erfindung verwendet werden können, veranschaulichen.
  • BEISPIEL 1
  • Ein Eiskristall (2 × 2 × 2 cm) wurde mit einem 40-W-CO2-Laser 5 min lang bestrahlt. Am Ende der Bestrahlung wurde erkannt, dass ein zylindrisches Loch mit einem Durchmesser von 3 mm durch den Kristall gebohrt worden war.
  • BEISPIEL 2a
  • Eine 60 cm lange Glaskapillare (75 μm Innendurchmesser) wurde mit 10 mM HCl gefüllt und bei –20 °C eingefroren. Die Kapillare wurde in einen Kapillarelektrophoreseapparat Waters 4000E, der mit einem Thermostat versehen war, eingebracht. Die angelegte Spannung betrug 10.000 V, und die Temperatur wurde bei –20 °C gehalten. Nach 1 h war ein innerer Teil des Eises in der Kapillare aufgrund der angelegten Spannung geschmolzen, und der durch das System laufende Strom war auf 0,2 μA gestiegen, wonach er sich stabilisierte. Eine Lösung, die 1 mg/ml jeweils von Bradykinin, L-Enkephalin und M-Enkephalin enthielt, wurde durch hydrostatischen Druck in die Kapillare injiziert. Das Elektropherogramm, das die erzielte Trennung an der mit Eis gefüllten Kapillare zeigt, ist in 4 dargestellt.
  • BEISPIEL 2b
  • Eine 60 cm lange Kapillare (75 μm Innendurchmesser) wurde mit 10 mM HCl gefüllt und bei –20 °C eingefroren. Die Kapillare wurde in einen Kapillarelektrophoreseapparat Waters 4000E, der mit einem Thermostat versehen war, eingebracht. Die angelegte Spannung betrug 10.000 V, und die Temperatur wurde bei –5 °C gehalten. Der durch das System laufende Strom stabilisierte sich bei 1,5 μA, was ein Hinweis darauf ist, dass sich in der Kapillare kein Eis gebildet hatte. Ein Gemisch aus Bradykinin, L-Enkephalin und M-Enkephalin wurde wie in Beispiel 2a in die Kapillare injiziert. In diesem Fall wurde aufgrund des fehlenden Eises in der Kapillare keine Trennung beobachtet.
  • BEISPIEL 3
  • Anti-HRP und HIGg (menschliches Immunglobulin) wurden in Konzentrationen von 4 mg/ml, 2 mg/ml, 1 mg/ml, 0,2 mg/ml, 0,1 mg/ml und 0,05 mg/ml in Wasser gelöst. 50-μl-Anteile von Anti-HRP und HIGg-Lösungen wurden in dreifacher Ausführung auf Mikrotiterplatten übertragen. Die Mikrotiterplatten mit den Proben wurden 30 min lang bei –18 °C eingefroren. 50 μl von 10 μg/ml HRP wurden zu den Wells, die gefrorene Anti-HRP- und HIGg-Lösungen enthielten, zugesetzt, woraufhin 5-minütige Inkubation folgte. Waschbedingungen: dreimal mit 150 μl Wasser, das 0,05 % Tween 20 enthielt. Alle Lösungen wurden bei 4 °C gehalten. Die Konzentration des adsorbierten HRP wurde mit 100 μl ABTS-Lösung (6 mg ABTS und 3 μl von 30%igem H2O2 pro 10 ml von 100 mM Natriumcitratpuffer, pH 6,0) gemessen. Die optische Absorption wurde bei 450 nm gemessen. Das Resultat zeigt bevorzugte Bindung von Antigen (HRP) an entsprechende Anti-HRP-Antikörper, die durch Einfrieren in Eis immobilisiert waren. Dies ist in 5 veranschaulicht. Dies ist eindeutig auf die Ausführungsformen der Erfindung anwendbar. Eine Vorrichtung kann eine Mikrokapillare umfassen, die in Eis gebildet wurde, das ein Protein (oder ein anderes Makromolekül) enthält, und ein Analyt, das durch die Kapillare durchgeführt wird, kann mit diesem Protein wechselwirken (es z.B. binden).
  • BEISPIEL 4
  • Ein Eiskristall (10 × 10 × 1 cm) wurde mit einer Maske, die aus Aluminiumfolie mit einem Muster gebildet wurde, bedeckt und 10 min lang Bestrahlung mit sichtbarem Licht (100W) unterzogen. Eine Spur mit den Maßen 1 × 20 mm wurde im Eis gebildet. Sie wurde zur Kontrastbildung mit Farbstoff (Gallocyanin) gefüllt.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Mikrofluidikvorrichtung, umfassend (a) Bereitstellung eines Körpers, der schmelzbares Material umfasst; und (b) selektive Zufuhr von Energie, so dass ein Teil des schmelzbaren Materials schmilzt, wodurch ein oder mehrere Mikrokanäle im Körper ausgebildet werden.
  2. Mikrofluidikverfahren, umfassend (i) die Herstellung einer Mikrofluidikvorrichtung durch ein Verfahren nach Anspruch 1; und (ii) das Einströmenlassen eines Analytmaterials in den Mikrokanal.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, worin auch in Schritt (ii) selektiv Energie zugeführt wird, um den Mikrokanal oder die Mikrokanäle zu erhalten und/oder zu verändern.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Körper ein Gehäuse aus einem Material, das während der Verwendung nicht schmelzbar ist, und im Gehäuse ein schmelzbares Material umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin sich Elektroden in den Körper hinein erstrecken.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die selektive Zufuhr von Energie durch Anwendung eines Strahlenbündels oder Teilchenstrahls und/oder durch Anlegen einer Spannung erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das schmelzbare Material Eis ist, das gegebenenfalls einen gelösten Elektrolyten enthält.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin der Körper ein oder mehrere Hohlräume umfasst, die gegebenenfalls durch die selektive Zufuhr von Energie ausgebildet werden und die mit einem oder mehreren der Mikrokanäle kommunizieren, um als Speicher zu dienen.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Vorrichtung mit einem oder mehreren Detektionsfenstern und/oder einer oder mehreren Detektionsvorrichtungen ausgestattet ist.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die Vorrichtung Mittel zur Verwendung bei der selektiven Zufuhr von Energie umfasst.
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