DE69809913T2

DE69809913T2 - Die herstellung von mikrostrukturen zur verwendung in tests

Info

Publication number: DE69809913T2
Application number: DE69809913T
Authority: DE
Inventors: Saji-Cambridge Sensors Limited Eapen; Robin Lowe; James Mccann; Bernadette Yon-Hin
Original assignee: Cambridge Sensors Ltd
Current assignee: Cambridge Sensors Ltd
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1998-07-20
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: JP2001510276A; CA2293597A1; EP0996547B1; ATE228939T1; DE69809913D1; WO1999003684A2; US6440645B1; EP0996547A2; WO1999003684A3; GB9715101D0; WO1999003684A8

Description

Es besteht beträchtliches Interesse an der Herstellung von Mikrostrukturen für die Prüfung und Quantifizierung von Spezies, für die Überwachung von Bindungsreaktionen zwischen Molekülen, für die Herstellung von Mikrofluidsystemen für die Arzneimittelentwicklung und für Genanalyse- und klinische Diagnoseassays. Insbesondere gibt es ein wachsendes Interesse an der Entwicklung von kleineren Mikroplatten für die chemische Synthese, für die kombinatorische Chemie, für Screening-Assays mit hohem Durchsatz und für Bindungsreaktionen. Die herkömmliche Mikrotiterplatte mit 96 Vertiefungen ist durch Systeme ersetzt worden, in denen es eine größere Zahl von Vertiefungen auf einer Platte gibt, z. B. bis zu 2.304, siehe Lemmo et al., Anal. Chem. (1997) 69: 543-551.
Platten mit einer größeren Anzahl an kleinen Vertiefungen weisen beträchtliche Vorteile auf, einschließlich des Einsatzes geringerer Mengen teurer Reagenzien und der größeren Anzahl an Reaktionen, die auf einer Platte durchmustert werden können, wodurch die Kosten verringert werden und der Durchsatz maximiert wird. Es ist auch zweckmäßig, Mikrostrukturen zum Steuern und Pumpen von Flüssigkeiten auf derselben Vorrichtung herzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrostruktur den Einsatz von siebgedruckten Schichten über einem Plattenmaterial wie in Anspruch 1 definiert. Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Mikrostruktur durch ein Verfahren nach Anspruch 2 erhalten.
Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen die Herstellung von Mikrostrukturen auf einem Kunststoffsubstrat in großem Umfang bei geringen Kosten. In Abhängigkeit von der verwendeten Technik ermöglichen sie den Aufbau von Mikrostrukturen mit einer Auflösung bis hinunter auf 3 bis 5 um. In einer besonderen Ausführungsform liegt die Mikrostruktur in Form eines Mikrotiterplattenarrays vor, in dem Chemikalien, Reagenzien oder andere Materialien zur Durchführung von Reaktionen verteilt werden, die für die pharmazeutische und die diagnostische Industrie von Interesse sind. Eine Vorrichtung, die nach diesem Verfahren hergestellt wird, kann zur Analyse von flüssigen Proben, zum Nachweis von Bindungsereignissen zwischen Bindungspartnern, für Anwendungen zur Arzneimittelentwicklung und für die kombinatorische Chemie und andere Reaktionen verwendet werden.

Beschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen
ist Fig. 1 eine schematische Draufsicht, teilweise vergrößert, von einer Vorrichtung mit vielen Vertiefungen, die mit der Erfindung hergestellt werden kann;
sind die Fig. 2, 3 und 4 jeweils schematische Draufsichten weiterer Vorrichtungen, die nach der Erfindung hergestellt werden können, und
sind die Fig. 5, 6, 7 und 8 schematische Schnittansichten von Kanälen innerhalb derartiger Vorrichtungen.

Beschreibung der Erfindung

Typischerweise umfasst eine Vorrichtung nach der Erfindung ein Muster, z. B. von Vertiefungen (Mulden) oder Kanälen, das auf einem nichtleitenden Substrat, wie Polyester, Polypropylen, Polycarbonat oder Polyvinylchlorid, aufgebracht ist. Diese Schicht kann nach Bedarf behandelt werden, um sie in geeigneter Weise hydrophob zu machen.
Wenn der Siebdruck verwendet wird, werden aufeinanderfolgende Schichten von mittels Siebdruck bedruckbaren Schichten auf dem Plattenmaterial aufgebaut, um das oder die erforderlichen Muster zu ergeben. Die Materialien werden ausgewählt, um den geeigneten Widerstand, die geeignete Oberflächenenergie oder Oberflächenspannung zu ergeben, die für die Reaktion, die in den durch die Muster gebildeten Vertiefungen durchgeführt wird, erforderlich sind. Z. B. können bei Reaktionen der kombinatorischen Chemie, in denen Reaktionen in sehr aggressiven Lösungsmitteln (z. B. THF, DMF, NMP, DMSO, Xylol oder Dioxan) durchgeführt werden sollen, die bedruckbaren Schichten teilweise Sol-Gel-Systeme, vernetzte Epoxyharze oder andere chemisch oder durch UV vernetzte Polymere umfassen, deren Lösungsmittelbeständigkeit bekannt ist. Für Anwendungen im Bereich von Screenings mit hohem Durchsatz oder für das Screening von Rezeptorbindungsreaktionen sind die verwendeten Systeme wässrig; in diesem Fall werden die Druckfarben vorteilhafterweise derart gewählt, dass sich die richtige Oberflächenspannung und Benetzbarkeit ergeben, die Lösungsmittelbeständigkeit ist weniger wichtig. Das Substrat kann auch so ausgewählt werden, dass sich der erforderliche Widerstand oder die Fähigkeit, Proteine oder andere Bindungsfaktoren zu binden, ergeben.
Durch Verwendung des Siebdrucks kann sich eine Auflösung des Musters bis hinunter auf 50 bis 70 um ergeben. Der Durchmesser jeder Vertiefung kann daher so klein wie 50 bis 70 um sein. Vertiefungen haben z. B. einen Durchmesser von 50 bis 500 um und sie können 5 bis 100 um tief sein.
In einer alternativen Ausführungsform können Mikrostrukturen mit einer Auflösung mit so wenig wie 3 bis 5 um durch ein Photostrukturierungsverfahren in einer siebgedruckten Isolierschicht gebildet werden. Bei diesem Verfahren wird die Struktur durch Photostrukturierung gebildet, einschließlich der Verwendung von Substanzen, die durch Belichtung polymerisiert werden können, oder von solchen Substanzen, deren Bindungen durch Belichtung gespalten werden können. Diese lichtempfindlichen Materialien sind auch als photostrukturierbare Resists bekannt. Ihr Einsatz ergibt geringe Kosten, bequeme Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen in einem Kunststoffsubstrat mit Eigenschaften für diese Anwendungen, die mit denen vergleichbar sind, die sich bei der Bearbeitung auf Glas ergeben.
Bei einer typischen Anwendung des Verfahrens umfasst die Vorrichtung ein Muster, das auf einem nichtleitenden Substrat aufgebracht ist, welches behandelt werden kann, um es hydrophil zu machen, falls gewünscht. Eine photostrukturierbare hydrophobe Schicht, wie ein photostrukturierbarer negativer Resist, wird durch ein Verfahren, wie Dampfabscheidung, Siebdruck, Schleuderbeschichtung oder Flachdruck, auf dem Substratmaterial abgeschieden.
Ein Bild des erforderlichen Musters wird auf der Oberfläche der Vorrichtung gehalten und das System wird dann mit einer geeigneten Lichtquelle über einen geeigneten Zeitraum belichtet. Die photostrukfurierbare Schicht wird dann durch die Lichtquelle in den Bereichen photopolymerisiert, die belichtet werden. In Bereichen, die durch die Maske bedeckt werden, bleibt die photostrukturierbare Schicht unpolymerisiert. Die Maske ist daher gestaltet, um jene Bereiche des Resists zu bedecken, die im nächsten Schritt durch den Entwickler wegzulösen sind.
Die Vorrichtung wird dann über einen geeigneten Zeitraum einer Entwicklungslösung ausgesetzt, die jene Bereiche weglöst, in denen die photostrukturierbare Schicht nicht polymerisiert worden ist, um die darunterliegende Schicht freizulegen. Auf diese Weise kann ein regelmäßiges Muster gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird das gleiche Substrat verwendet, aber mit einem photostrukturierbaren positiven Resist (in diesem Fall werden die Bindungen zwischen den Molekülen im Resist gespalten, wenn Licht einwirkt). In diesem Fall wird der positive Resist durch das ausgewählte Verfahren auf die vorhergehende Schicht aufgebracht und eine Maske wird über der beschichteten Vorrichtung angeordnet. Die Maske ist derart gestaltet, dass jene Bereiche des Resists belichtet werden, die in der nächsten Stufe durch den Entwickler wegzulösen sind. Die Anordnung wird mit der Lichtquelle belichtet und in jenen Bereichen des Resists, die belichtet wurden, werden intermolekulare Bindungen durch das Licht gespalten, wodurch sie in der Entwicklungslösung löslich werden, die in der nächsten Stufe verwendet wird. Unbelichtete Bereiche des Resists verbleiben unbeeinflußt und beständig gegenüber dem Entwickler. Wenn die Vorrichtung dann der Entwicklungslösung ausgesetzt wird, wird der Resist daher durch den Entwickler in den belichteten Bereichen weggelöst, um das Muster hervorzubringen.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung beinhaltet die Verwendung von trockenen, freistehenden, photostrukturierbaren Filmresists, z. B. 5 bis 50 um. Ein Muster dieser Filmresists kann wie bei den obigen Verfahren beschrieben auf dem Substrat gebildet werden.
In allen diesen Verfahren werden Resists ausgewählt, die in der Lage sind, mit milden Lösungen (wässrig oder nichtwässrig) entwickelt zu werden, die andere freiliegende Bereiche der Vorrichtung nicht schädigen. Alternativ können Masken auf die Vorrichtungen aufgebracht werden, um sehr empfindliche Teile der Vorrichtungen vor den Entwicklungslösungen zu schützen.
Mehrere tausend Vorrichtungen können gleichzeitig hergestellt werden. Somit eignet sich das Verfahren für die Herstellung großer Mengen bei geringen Kosten, was für viele industrielle Anwendungen und Anwendungen im Gesundheitsbereich notwendig ist. Diese Vorrichtungen können genügend preiswert hergestellt werden, so dass sie nach einmaliger Verwendung weggeworfen werden können, wodurch Probleme mit Verschleppungen oder Speicherung verhindert werden, die mit einer Wiederverwendung verbunden sind.
Nach der Erfindung hergestellte Vorrichtungen haben mehrere Eigenschaften, die für den Gebrauch bei der Analyse von Spezies zweckmäßig sind. Z. B. kann ein regelmäßiges Muster von gleichmäßiger Größe und Form hergestellt werden. Bei dem Muster kann es sich um jedwede Form handeln, einschließlich Kreisen, Quadraten, Rechtecken oder Bändern. Ferner können verschiedene Materialien für das Substrat unterhalb der siebgedruckten Schichten verwendet werden, einschließlich behandelter Kunststoffe und Kunststoff/Metall-Laminaten. Diese Schichten können modifiziert werden, um die Anhaftung zusätzlicher Moleküle zu verstärken, wie nachstehend beschrieben.
Sobald das Muster gebildet worden ist, kann eine weitere Bearbeitung erfolgen, um das Muster für die Analyse weiter zu modifizieren, einschließlich der Abscheidung oder Bindung oder Absorption von Metallen, Proteinen, Enzymen, Katalysatoren und spezifischen Bindungspartnern, wie Antikörpern, Antigenen, DNA oder RNA, Avidin, Biotin oder Gensonden. Diese können durch eine Reihe von Verfahren abgeschieden werden, einschließlich Tintenstrahldruck, elektrochemisches Beschichten, elektrochemisches Abscheiden und Mikroverteilen.
Die Analyse der Bindungsereignisse im Muster kann z. B. durch Fluoreszenz-, Lichtstreuungs- oder Absorptionsanalyse erfolgen. Die Lichtabgabe kann entweder von oben oder, wenn ein transparentes Substrat verwendet wird, von unten ausgelesen werden.
Über die Vorrichtung kann ein Deckglas aufgebracht werden. Dies kann das Fließen durch die Vorrichtung unterstützen, z. B. durch Kapillarwirkung oder Diffusion.
Das Verfahren der Erfindung kann zur Herstellung von Mikroelektrophoreseanalyse-Strukturen verwendet werden. Diese Strukturen können verwendet werden, um biologische Zellen zu bearbeiten, die Fusion von Zelllinien zu unterstützen, die Lysis von Zellen zu unterstützen, um Zellkomponenten wie Proteine, DNA-Plasmide oder genomische DNA zu extrahieren, oder Zellkomponenten abzutrennen. Potentialgradienten können zwischen Elektroden an der Vorrichtung angelegt werden, um eine Trennung von Zellkomponenten zu bewirken.
Eine Reihe von Mikrostrukturen können erhalten werden. Das Muster kann z. B. gestaltet werden, um die Trennung von DNA zur Analyse zu erreichen, z. B. durch Zerreißen der Zellen, Ausfällung von Lipid- und Proteinkomponenten und der Analyse der DNA an einer anderen Stelle des Musters.
In einer anderen Ausführungsform können Kammern und Strukturen in der gleichen Größenordnung wie eine Zelle hergestellt werden, um Filtration, die Lysis von Zellen und eine Zellsortierung zu erreichen. Dies ist bei der Zellzytometrie und Hämatologie von Bedeutung. Die Elektrophorese zwischen Elektroden, die in der Struktur angebracht wurden, kann verwendet werden, um die Fusion von Zelllinien, die Trennung von Zellinhalten, die DNA/RNA-Trennung und die Proteintrennung zu erreichen.
Die Muster können auch in Verbindung mit Techniken zur Bewegung von Fluiden in Mikromustern verwendet werden, wie Ultraschallwellen, die sich auf dünnen Membranen über akustische Strömung fortpflanzen oder elektroosmotisches Pumpen von Zellen innerhalb eines Mikrofluidsystems.
Die Muster können auch zur Bildung von kleinen Reaktionskammern oder Reaktionsstellen/-mulden gestaltet werden, worin Bindungsreaktionen zwischen Liganden und ihren Bindungspartnern stattfinden, was überwacht werden kann. Beispiele sind die kombinatorische Chemie, die Bindung zwischen Proteinen und Rezeptoren und Bindungsreaktionen zwischen RNA/DNA in den Stellen und komplementären Gensequenzen in Lösungen. Letzteres ist für die Genkartierung und Diagnostik einsetzbar.
In einer anderen Ausführungsform ist die Mikrostruktur ein Mikroarray, worin DNA/RNA an dem Array gebunden ist, um die DNA/RNA in einer Probe zu analysieren oder zu sequenzieren. Die Bindung zwischen der Proben-DNA/RNA kann durch Fluoreszenz, Lumineszenz oder eine andere Analysetechnik überwacht werden.
In einer anderen Ausführungsform enthalten die Strukturen ganze Zellmonoschichten, die für Untersuchungen verwendet werden. Die Zellen sind durch Absorption, Adsorption, in kovalenter Weise oder durch ein anderes Verfahren an die Oberflächen der Vorrichtung gebunden.
Ein allgemeines Beispiel ist eine Mikrotiterplatte, die aufgebaut ist aus einer Anordnung von Mikrovertiefungen, die durch mittels Siebdruck bedruckbare Schichten gebildet sind, die auf einer Polypropylenplatte oder einer anderen Kunststoffplatte aufgebracht sind. Die Vertiefungen haben einen Durchmesser bis hinunter zu 50 um, vorzugsweise liegt der Durchmesser aber in der Größenordnung von 1 bis 0,5 mm. Mehrere tausend Vertiefungen sind auf jeder Mikroplatte angeordnet. Die Tiefe jeder Vertiefung, die von den Schichten gebildet wird, liegt im Bereich von 5 bis 100 um. Mehrere Schichten von für den Siebdruck geeignete Reagenzien können zugegeben werden, um die Tiefe der Vertiefungen auf mehrere 100 um zu erhöhen. Die Vertiefungen werden für Reaktionen verwendet, die für den Einsatz in der pharmazeutischen oder der diagnostischen Industrie geeignet sind, wobei Reagenzien in den Vertiefungen verteilt werden. Die Vertiefungen werden durch irgendeines der Verfahren ausgelesen, die derzeit zur Überwachung von Reaktionen in der Industrie verwendet werden, einschließlich ELISA, Fluoreszenzbindung, Luminiszenz und Lichtstreuung.
Chemische Verstärkungsreaktionen, wie die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und die Ligase-Kettenreaktion (LCR), können auf Mikrokanalstrukturen stattfinden, die auf Polymersubstrate, einschließlich Polypropylen, Polystyrol, Polyester, Polycarbonat und Polytetrafluorethylen, gedruckt werden, wobei eine UV- vernetzbare Druckfarbe verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit vielen Vertiefungen. Fig. 2 zeigt eine Kanalstruktur umfassend Proben-/Puffer-Reservoirs 1 mit einem Durchmesser von z. B. 0,5 bis 3 mm (1d) und eine Reaktions-/Mischkammer 2, die über einen Kanal mit einer Breite von z. B. 0,05 bis 0,5 mm (3d) mit einem Sammel-/Abfallreservoir 4 verbunden ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Muster des Mikrokanals durch Einsatz einer Photomaske auf einer UV-vernetzbaren Polymerschicht, wie Carapace von Electra Polymers, die auf dem Polymersubstrat abgeschieden ist, gebildet. Nach Bestrahlung mit UV-Licht werden die Mikrostrukturen durch Behandlung der Kunststoffplatte mit einer wässrigen Natriumcarbonat-Lösung entwickelt. Die Mikrokanalstruktur kann auf leitende Schichten, entweder siebgedruckte oder laminierte leitfähige Schichten, aufgebracht werden, um eine Temperaturkontrolle entlang des Mikrokanals zu liefern. Alternativ kann der Mikrokanal siebgedruckt werden. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt und beinhaltet thermostatierte leitfähige Schichten 5, Einlaßöffnungen 6 und eine Auslaßöffnung 7.
Trennverfahren, wie die Elektrophorese und die Chromatographie, können in Mikrokanälen stattfinden, die durch Siebdruck und Flachdruckverfahren auf Polymersubstraten erstellt worden sind. Oberflächeneigenschaften der gedruckten Mikrokanäle können durch chemische Mittel geändert oder modifiziert werden, um eine Vielzahl von chemischen Spezies herzustellen, einschließlich anionischer, kationischer und funktionell reaktiver Gruppen an den Innenwänden der Kanäle.
In einer Ausführungsform können restliche Epoxidgruppen an den Innenwänden des gedruckten Mikrokanals mit einem bifunktionellen Molekül umgesetzt werden, typischerweise mit einer primären Amin- und einer Carboxygruppe, die durch eine oder mehrere Methylengruppen getrennt sind, um eine überwiegend negativ geladene Oberfläche herzustellen. Eine negative Ladung kann auch durch passive Adsorption von oberflächenaktiven Mitteln wie Polymeren und Tensiden eingeführt werden. Eine elektrophoretische Trennung kann durch Anlegen einer Spannung über den Trennkanal erfolgen.
In einer anderen Ausführungsform wird die Modifizierung des Mikrokanals durch Drucken einer Dünnschicht z. B. aus einem Epoxypolymer-Harz oder einem funktionalisierten Vinylharz mit Kieselsäure-Mikroteilchen auf dem Kunststoffsubstrat erreicht, um eine hydrophile und geladene Oberfläche bereitzustellen. Die Seiten des Kanals können mit der gleichen Polymerzusammensetzung gedruckt werden.
In einer anderen Ausführungsform können chromatographische Trennungen, einschließlich der Affinitäts- und Ionenaustauschchromatographie, durch kovalente Anbindung von Liganden und Ionen-bildenden Gruppen an den Innenwänden des Mikrokanals erfolgen. Die Liganden können Antikörper, Antigene, Enzyme, Substrate, Hormone, Rezeptoren und synthetische organische Moleküle umfassen. Alternativ können die Mikrokanäle mit stationären Trennmedien gefüllt werden, einschließlich natürlich vorkommender Polymere, wie Agarose, Stärke und Cellulose, und synthetischer chromatographischer Medien, wie Polyacrylamid, Polystyrol- Divinylbenzol und Kieselsäure (Silica). Diese mit Gel gefüllten Mikrokanäle können verwendet werden, um mit herkömmlichen chromatographischen Techniken Trennungen im "Nanomaßstab" durchzuführen.
Eine typische Mikrokanalstruktur dieser Art ist in Fig. 4 erläutert. Der Kanal 8 ist z. B. 0,05 bis 0,5 mm breit. Er kann geladene Spezies, einen Liganden L oder eine stationäre Phase SP enthalten; siehe Fig. 5 und 6.
In einer weiteren Ausführungsform können Strukturen, die für die Handhabung/Bearbeitung von Flüssigkeiten gestaltet sind, innerhalb des Mikrokanals unter Verwendung von Siebdruck und/oder Flachdruck hergestellt werden. Derartige Strukturen beinhalten Fritten, Filter, Ventile und Pumpen. Z. B. werden in Fig. 7 innerhalb eines Mikrokanals ein Filter 9, eine stationäre Phase 10 und eine Fritte 11 gezeigt. In analoger Weise werden in Fig. 8 ein Magnetteilchen 12 und ein Ventil, das geöffnet (O) oder geschlossen (C) ist, gezeigt.
Die Vorrichtungen können mit einem kleinen tragbaren Instrument verwendet werden. Auf diese Weise kann ein vollständiges tragbares System für die Feldanalyse von Spezies oder für die Analyse von Proben in der Praxis eines praktischen Arztes oder einer Krankenhausstation aufgebaut werden. Die Ausgabe vom Instrument steht in Beziehung zum Gehalt des Analyts in Lösung.
Die Vorrichtung kann auch eine Probenzelle oder eine poröse Schicht beinhalten, um eine Probe von einem Behälter auf die Vorrichtung zu bringen. Die Probenzelle oder poröse Schicht können auch Puffer und/oder andere Reagenzien enthalten, um die Probe vorzubehandeln, bevor sie das Vorrichtungsmuster erreicht. Die Probenzelle oder die poröse Schicht können z. B. ein Puffersalz oder ein Tensid enthalten, um die Strömung von Plasma oder Vollblut zu unterstützen. Eine Untersuchungsvorrichtung nach diesem Aspekt der Erfindung kann als Wegwerfeinheit verwendet werden, die an ein Instrument zum Ablesen angeschlossen werden kann. Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Anordnungen von Mikrovertiefungen mit Abmessungen von 300 bis 500 um im Durchmesser und einer Tiefe von 100 um wurden durch Siebdruck mit einer Schicht aus dielektrischem Material (Carapace von Electra Polymers und Chemicals Ltd., Kent, GB) auf eine Kunststoffplatte aus Polypropylen oder Polystyrol aufgebracht, um eine Platte mit 9.600 Vertiefungen mit einer Standfläche, die der einer Mikrotiterplatte von 96 Vertiefungen ähnelt, bereitzustellen. Die gedruckten Anordnungen werden bei 80ºC für mehrere Stunden gehärtet. Die Tiefe der Vertiefungen kann durch Drucken zusätzlicher Schichten aus dielektrischem Material erhöht werden. Die Vertiefungen können dann verwendet werden, um Bindungsreaktionen mit Reagenzien durchzuführen, die in den Vertiefungen verteilt sind. Die Überwachung der Reaktion in den Vertiefungen erfolgt durch empfindliche Techniken, einschließlich Fluoreszenz und Lumineszenz.

Beispiel 2

Ein Muster von Anordnungen von Mikrovertiefungen mit einem Durchmesser von 20 bis 25 um wurde auf einer UV-vernetzbaren Polymerschicht (Carapace), die auf einer Kunststoffplatte abgeschieden war, mittels Verwendung von Photomasken gebildet. Nach Bestrahlung mit UV-Licht wurden die Vertiefungen durch Behandlung der Kunststoffplatte mit einer wässrigen Natriumcarbonat-Lösung entwickelt.

Beispiel 3

Eine Polypropylenplatte mit einer Dicke von 500 um (Priplak von Adhesive & Display Products, Northampton, GB) wurde mit einer Schicht mit einer ungefähren Dicke von 50 um aus UV-vernetzbarer Druckfarbe (Carapace) bedruckt. Die Mikrokanalstrukturen wurden auf der Schicht mit einer positiven Photomaske belichtet. Die unbelichteten Kanäle wurden mit einer Natriumcarbonat-Lösung abgelöst. Die Mikrokanalstrukturen entsprechen zwei sich überschneidenden linearen Kanälen mit Längen von 1,5 bzw. 4 cm. Die Kanäle hatten eine Breite von 100 um und eine Tiefe von 40 bis 50 um. An den Endpunkten der Kanäle wurden Löcher mit einem Durchmesser von 3 mm als Proben-, Puffer- bzw. Sammelreservoirs gebohrt. Die Kanäle wurden mit einer rückseitig mit Klebstoff versehenen Mylar-Folie mit einer Dicke von 250 um bedeckt.
In eine Öffnung wurden Farbstoffe eingespritzt und es wurde festgestellt, dass sie durch die Kapillarwirkung durch die Kanäle fließen. Ein derartiger Kreislauf kann in Verbindung mit Elektroden verwendet werden, die in Reservoirs eingefügt sind, die durch Verbindungsleitungen zu den vier Löchern an den Enden der Kanäle gebildet werden, um sowohl die Fließgeschwindigkeit als auch die Fließrichtung der Spezies in den Kanälen elektrokinetisch zu steuern. Alternativ können die leitfähigen Elektroden durch leitfähige Siebdruck-Druckfarben am Boden der Löcher gedruckt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einer Oberflächenmikrostruktur von Vertiefungen oder Kanälen, welches umfasst einen oder mehrere Schritte des Siebdruckens der Mikrostruktur als härtbares Material auf ein Kunststoffsubstrat und das Härten des Materials.

2. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einer Oberflächenmikrostruktur von Vertiefungen oder Kanälen, welches umfasst das Aufbringen eines Materials, das durch Bestrahlung polymerisierbar oder depolymerisierbar ist, auf ein Kunststoffsubstrat, wobei das nichtpolymerisierte oder depolymerisierte Material in einer wässrigen Entwicklungslösung löslich ist, das Bestrahlen der Struktur durch eine Photomaske und das Einwirken einer wässrigen Entwicklungslösung, um das nichtpolymerisierte oder depolymerisierte Material zu entfernen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Vertiefungen oder Kanäle mindestens 50 um breit sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Vertiefungen oder Kanäle mindestens 3 um breit sind.

5. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Vorrichtung mehr als 100 Vertiefungen umfasst.

6. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Vorrichtung Vertiefungen mit einem Durchmesser von 50 bis 500 um umfasst.

7. Verfahren nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Vorrichtung Vertiefungen mit einer Tiefe von 5 bis 300 um umfasst.

8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Vorrichtung Kanäle umfasst und welches zusätzlich das Bedecken der Kanäle umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 8, welches zusätzlich das Bilden von Reservoirs an Endpunkten der Kanäle umfasst.

10. Verfahren nach Anspruch 9, welches zusätzlich die Aufnahme von Elektroden in die Reservoirs umfasst.