【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有微通道的玻璃元件，该玻璃元件尤其能用于以空间分辨的方式检测和检查(untersuchung)生物材料。这种生物材料例如是人类的、动物的或植物的蛋白质、抗体和/或作为细胞簇的组成部分的细胞的dna，诸如为组织样本或细胞培养物。本专利技术还涉及一种用于检查生物材料的系统以及一种用于制造玻璃元件的方法。前述检查通常被称为细胞和/或dna诊断。根据本专利技术的玻璃元件允许以空间分辨的方式检查生物材料，也称为“空间诊断”或“空间生物学”。前述专利技术允许以空间分辨的方式检查dna和细胞的蛋白质的表达模型，其中保留关于细胞簇、例如组织样本或细胞培养物的信息。前述专利技术还允许进行单分子检查，例如生物样本或医学样本中的生物标志、诸如血液、血清或尿液样本、细胞上清液等的单分子检查。
技术介绍
1、由us2015/0122656 a1已知一种用于分离液体介质中的dna的玻璃元件。在该方法中，借助激光束在玻璃板中钻出通道。所述方法基于借助超短脉冲激光器的依次连续的脉冲将细丝引入到玻璃中。通过移动激光器的焦点，从细丝中形成穿过基底的直径为1μm的通道。据称这实现了所产生的通道能够具有特别光滑的内壁，通道与理想的圆柱形形状的偏差基本上可以忽略不计。
2、对于以空间分辨的方式的检查期望的是，在玻璃元件中使尽可能多的通道尽可能彼此靠近地布置。还期望的是，调节通道的直径，从而实现生物材料的足够的收集效率。然而，每条通道代表玻璃元件的弱化并且在通道之间必须存在足够的玻璃体积，以便实现足够的最小稳定性，从而确保玻璃元件能够被有效
技术实现思路
1、本专利技术借助根据独立权利要求的玻璃元件解决了该问题。根据本专利技术的方法提供了对应的玻璃元件。优选实施例在从属权利要求中限定。
2、本专利技术包括一种用于容纳和/或输送生物材料(60)的玻璃元件，所述生物材料尤其是人类或动物或植物的细胞和/或细胞组成部分、尤其是蛋白质和/或dna和/或rna，其中所述玻璃元件具有多条微通道，这些微通道优选地将玻璃元件的一个表面与玻璃元件的相对的表面连接或者在盲孔中终止，其中微通道从下侧朝向上侧收窄。优选地，微通道至少局部地呈漏斗形。
3、在应用中，玻璃元件的下侧是面对待被检查的生物材料的一侧。玻璃元件通常是板状元件，即所谓的载玻片。微通道可以将玻璃元件的一个表面与玻璃元件的相对的表面连接，尤其是将下侧与上侧连接。微通道因此是连续的。然而，替代地，也能够将微通道形成为盲孔，其中微通道未贯穿一个侧面，该侧面被限定为上侧。盲孔的底部因此位于表面的区域中和/或表面附近。微通道从玻璃元件的一个表面的一侧朝向相对的表面扩宽，优选地微通道至少局部地呈漏斗形。
4、有利的玻璃元件因此规定：下侧上的微通道的通道入口的直径大于在上侧的区域中的通道出口或通道端部的直径。
5、这可以被看作是微通道扩宽的结果。通道在玻璃元件的一个侧面上具有开口，该开口的直径大于在相对侧面上的开口或盲孔的端部的直径。通常，这些侧面是板状玻璃元件的主侧面。其下侧被定义为在应用中面对待被检查的生物材料的一侧，并且上侧是面对检查单元的相对侧。通道的扩宽部通常位于下侧上并且因此面对待被检查的生物材料。特别有利地，微通道具有圆形的或椭圆形的直径。在本说明书的意义上，微通道是指其直径处于几微米至几百微米的范围中。
6、通过扩宽在玻璃元件的下侧上的微通道以及因此其基本漏斗形状，生物材料的收集效率得到提高，而在玻璃元件的上侧上的微通道之间存在更多的玻璃材料，该玻璃材料确保玻璃元件的机械稳定性。因此，在玻璃元件的下侧上的通道的开口可以彼此非常靠近地布置，由此实现良好的空间分辨率，但是始终能够提供良好的机械稳定性。
7、同样可能并且属于本专利技术的是双漏斗，在该双漏斗中，在玻璃元件的上侧和下侧上都存在微通道的扩宽部。在微通道的中间区域中，可以说这些微通道构造成收缩的和/或圆柱形的，并且在这些区域之间具有足够的玻璃材料，因此在玻璃元件的体积中具有足够的玻璃材料。
8、一种有利的实施例涉及一种玻璃元件，其中，在玻璃元件的表面的区域中，微通道至少在通道入口或通道出口的区域中具有5μm至200μm、优选7μm至130μm、特别优选10μm至100μm的直径。
9、通过选择这些直径，生物材料能够在玻璃元件的一侧上、如所述地通常为下侧进入微通道中并且朝向相对的表面被输送。直径的选择有助于或者决定了只有待被检查的通常长度小于1μm的生物材料、而不是不期望的较大的细胞和/或细胞组成部分能够进入到微通道中。
10、有利的玻璃元件规定：通道入口的直径为5μm至200μm、优选10μm至100μm。
11、如所述地，这可以是朝向相对的表面收窄的圆锥形区域，或者紧接着扩宽的区域可以是具有在最大程度上恒定的直径的圆柱形区域或者可以是朝向相对的表面扩宽的区域。同样能够是紧接着圆柱形的区域是扩宽区域。
12、描述的所有微通道的漏斗形区域的开度角有利地为0.1°至30°、尤其有利地为2°至18°。有利地，玻璃元件的厚度为0.1mm至3mm。
13、给定的开度角的选择尤其借助下面描述的方法能够实现高效的制造。这些值同样有助于能够确保将待被检查的生物材料容易地从通道入口朝向另一个表面输送，而不会造成堵塞。
14、开度角的选择允许待被检查的材料在通道内浓度增加或在玻璃元件的上侧处的生物材料的两条或多条通道之间分隔开。浓度增加与通道直径的平方的比例(r下)2/(r上)2(也称为半径比)成比例，借助荧光光谱提高了分析的灵敏度并且能够与通道壁上的功能分子有针对性地相互作用。特别有利地，在半径比大于5时浓度增加。
15、下面描述的根据本专利技术的方法实现在宽泛的范围中、但是有利地尤其在非常薄的厚度下进行制造。
16、根据前述说明，有利的玻璃元件规定：在通道入口的区域中的漏斗形区域之后尤其在通道出口的区域中和/或盲孔的端部的区域中紧接圆柱形或漏斗形的区域。
17、通过前述特征能够使玻璃元件具有非常高密度的微通道。微通道的密度也称为微通道密度并且表示在玻璃元件的表面上每单位面积的微通道的数量，例如每平方毫米的微通道的数量。因为通道入口始终映射到(zugeordnet)通道出口或盲孔的端部，因此玻璃元件的上侧上的微通道密度等于玻璃元件的下侧上的微通道密度。因此可以说是一种通用的微通道密度。
18、特别有利地，根据本专利技术玻璃元件的微通道密度为至少20/mm2或至少50/mm2、尤其至少400/mm2、尤其至少10000/mm2，这些值作为下限。上限能够分别有利地为最高16000/mm2。
19、特别有利的是一种玻璃元件，其中通道壁包含具有多个倒圆的、圆顶状凹部(vertiefungen)的结构，所述凹部尤其具有小于5μm的深度并且尤其具有尤其5至20μm的伸展度(ausdehnung)，有利地，粗糙度为50nm至1μm。该值涉及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于容纳和/或输送生物材料(60)的玻璃元件(1)，所述生物材料尤其是人类或动物或植物的细胞和/或细胞组成部分、尤其是蛋白质和/或DNA和/或RNA，
2.根据权利要求1所述的玻璃元件(1)，其中，所述下侧(U)上的微通道的通道入口(21)的直径(dU)大于在所述上侧(O)的区域中的通道出口(22)或通道端部(25)的直径(dO)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，所述微通道(2)至少在所述玻璃元件(1)的通道入口(21)或通道出口(22)或通道端部(25)的区域中具有5μm至200μm、优选7μm至130μm、特别优选10μm至100μm的直径(dU、dO)；优选地，漏斗形区域的开度角(α)为0.1°至30°、特别优选地为2°至18°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，在通道入口(21)的区域中的漏斗形区域邻接尤其在通道出口(22)的区域中和/或盲孔(25)的端部中的圆柱形或漏斗形区域。
5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，微通道密度为至少20/mm2、尤
6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，所述微通道(2)的通道壁包含具有多个倒圆的、圆顶状凹部(7)的结构，所述凹部尤其具有小于5μm的深度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，在通道出口(22)的区域中或者在所述盲孔(25)的底部处具有至少一种DNA或RNA敏感的染色物质(610、611、612、613、614)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，在通道出口(22)的区域中或在所述盲孔(25)的底部处具有用于聚合酶链式反应的分子，所述分子尤其是DNA、引物、核苷酸和/或酶DNA聚合酶。
9.一种用于检查生物材料(60)的系统(10)，所述生物材料尤其是人类或动物或植物的细胞和/或细胞组成部分、尤其是蛋白质和/或DNA和/或RNA，
10.根据权利要求9所述的系统(10)，其中，在所述通道出口(22)的区域中或在盲孔(25)的底部处具有至少一种DNA或RNA敏感的染色物质(610、611、612、613、614)，所述染色物质的颜色信息能够通过所述评估装置来检测、尤其能够以空间分辨的方式检测。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的系统(10)，其中，为所述玻璃元件(1)分配输送装置(65)，在操作状态中，借助所述输送装置将待被检查的生物材料(60)引入到所述玻璃元件(1)的所述微通道(2)中和/或将待被检查的生物材料(60)输送通过所述微通道(2)，
12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统(10)，其中，在操作状态中扩增所述微通道(2)和/或盲孔(25)中的生物材料，尤其在通道出口(22)的区域中或在盲孔(25)的底部处存在用于聚合酶链式反应的分子。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的系统(10)，其中，所述评估装置包括在所述微通道(2)的出口侧上的闭合的或纳米多孔的膜，所述膜尤其由非导体或半导体或非导电、导电和/或半导电组成部分的组合构成，尤其是由玻璃、硅、石墨烯和/或生物分子、特别是脂质分子或跨膜蛋白构成。
14.一种用于制造具有多条微通道(2)的玻璃元件(1)的方法，所述微通道将所述玻璃元件的一个表面(U、O)与所述玻璃元件的相对的表面(O、U)连接，所述玻璃元件尤其是根据权利要求1至7中任一项所述的玻璃元件(1)，所述方法包括以下方法步骤：
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述细丝状损伤部(32)未达到所述玻璃元件基体(1)的至少一个表面(O)并且通过后续的蚀刻步骤朝向该表面(O)开口。
16.根据权利要求14至15中任一项所述的方法，其中，通过所述蚀刻，在所述微通道(2)的通道内壁上引入圆顶状的凹部(7)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于容纳和/或输送生物材料(60)的玻璃元件(1)，所述生物材料尤其是人类或动物或植物的细胞和/或细胞组成部分、尤其是蛋白质和/或dna和/或rna，
2.根据权利要求1所述的玻璃元件(1)，其中，所述下侧(u)上的微通道的通道入口(21)的直径(du)大于在所述上侧(o)的区域中的通道出口(22)或通道端部(25)的直径(do)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，所述微通道(2)至少在所述玻璃元件(1)的通道入口(21)或通道出口(22)或通道端部(25)的区域中具有5μm至200μm、优选7μm至130μm、特别优选10μm至100μm的直径(du、do)；优选地，漏斗形区域的开度角(α)为0.1°至30°、特别优选地为2°至18°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，在通道入口(21)的区域中的漏斗形区域邻接尤其在通道出口(22)的区域中和/或盲孔(25)的端部中的圆柱形或漏斗形区域。
5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，微通道密度为至少20/mm2、尤其至少400/mm2、尤其至少10000/mm2、尤其分别直至最高16000/mm2。
6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，所述微通道(2)的通道壁包含具有多个倒圆的、圆顶状凹部(7)的结构，所述凹部尤其具有小于5μm的深度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，在通道出口(22)的区域中或者在所述盲孔(25)的底部处具有至少一种dna或rna敏感的染色物质(610、611、612、613、614)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃元件(1)，其中，在通道出口(22)的区域中或在所述盲孔(25)的底部处具有用于聚合酶链式反应的分子，所述分子尤其是dna、引物、核苷酸和/或酶dna聚合酶。
9.一种用于检查生物材料(60)的系统(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·布拉斯，S·曼戈尔德，O·苏赫，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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