МИКРОЭЛЕКТРОННОЕ СЕНСОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ДНК

1. Микроэлектронное сенсорное устройство для исследования, по меньшей мере, одного целевого биологического материала (20), содержащее
a) камеру для образцов (SC), содержащую по меньшей мере один целевой специфичный реагент (10), при этом реагент и/или целевой специфичный материал (20) содержит метку (12), изменяющую видимое свойство в случае, если реагент (10) реагирует с целевым материалом (20);
b) сенсорный компонент (SE) для детектирования видимого свойства метки (12);
c) нагревательный компонент (HE) для обмена теплом с по меньшей мере одним участком камеры для образцов (SC);
d) блок управления (CU) для избирательного управления нагревательным компонентом (HE),
при этом целевой биологический материал и целевой специфичный реагент содержат олигонуклеотиды, предпочтительно, ДНК, РНК, PNA, LNA, ANA или HNA; и
при этом камера для образцов (SC) включает реакционную поверхность (RS), покрытую целевым специфичным реагентом;
отличающееся тем, что вышеупомянутый целевой специфичный реагент (10) содержит праймер для процесса ПЦР, при этом вышеупомянутый праймер прикреплен к вышеупомянутой реакционной поверхности (RS).
2. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что вышеупомянутый целевой специфичный реагент (10) является праймером scorpion, содержащим как ПЦР-праймер (15), так и зонд гибридизации (11), при этом вышеупомянутый праймер scorpion прикреплен к вышеупомянутой реакционной поверхности (RS).
3. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что видимое свойство метки (12) охватывает люминесценцию, в частности, флуоресценцию, фосфоресценцию, или электролюминесценцию, намагниченность, поглощательную способность, колориметрию и/или отражающую способность.
4. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что видимое свойство метки (12) присутствует в случае, если целевой специфичный реагент (10) не прореагировал с целевым материалом (20).
5. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что флуоресценция метки (12) гасится в случае, если целевой специфичный реагент (10) прореагировал с целевым материалом (20).
6. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что флуоресценция метки (12) изменяется посредством резонансного переноса энергии флуоресценции (FRET) к флуоресцентной метке (22) целевого материала (20) и/или целевого специфичного реагента в случае, если целевой специфичный реагент (10) прореагировал с целевым материалом (20).
7. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что целевой специфичный реагент (10) содержит метку (12), и его наличие в камере для образцов (SC) контролируется посредством измерения видимого свойства метки (12).
8. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что нагревательный компонент содержит нагревательную решетку с множеством нагревательных элементов (HE).
9. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.8,
отличающееся тем, что камера для образцов (SC) включает реакционную поверхность (RS) и тем, что целевые специфичные реагенты (10) различных типов распределены по реакционной поверхности (RS) по схеме, согласованной с нагревательной решеткой.
10. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что камера для образцов (SC) включает реакционные ячейки (CP).
11. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.8 или 10,
отличающееся тем, что реакционные ячейки (CP) согласованы с нагревательными элементами (HE).
12. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что сенсорный компонент содержит матрицу отдельных чувствительных элементов (SE).
13. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.11,
отличающееся тем, что чувствительные элементы (SE) согласованы с нагревательными элементами (HE).
14. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что нагревательный компонент (HE) содержит резистивную полоску, тонкопленочный транзистор TFT, прозрачный электрод, элемент Пельтье, радиочастотный нагревательный электрод или электрод нагревания излучением.
15. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере один температурный датчик, который, предпочтительно, интегрирован в нагревательный компонент.
16. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.12,
отличающееся тем, что блок управления (CU) соединен с вышеупомянутым температурным датчиком и настроен на управление нагревательным компонентом (HE) в замкнутом контуре в соответствии с предварительно заданным температурным профилем в камере для образцов (SC).
17. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что оно содержит микромеханическое или электрическое устройство, предпочтительно, насос (PE) или вентиль для контроля над током жидкости и/или движением частиц в камере для образцов (SC).
18. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что для связи с нагревательным компонентом (HE) и/или сенсорным компонентом (SE) используется матричный подход на основе интегральных схем большой площади, предпочтительно, подход на основе активной матрицы.
19. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.3,
отличающееся тем, что реакционная поверхность (RS) включает поверхность в виде пористой мембраны.
20. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.3,
отличающееся тем, что реакционная поверхность (RS) прилегает к нагревательному компоненту (HE).
21. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что блок управления (CU) настроен на управление нагревательным компонентом (HE) таким образом, что в камере для образцов (SC) может происходить процесс твердофазной ПЦР с целью амплифицирования и исследования целевого материала.
22. Микроэлектронное сенсорное устройство по п.1,
отличающееся тем, что блок управления (CU) настроен на управление нагревательным компонентом (HE) в соответствии с кривой плавления гибридизации между целевым материалом (20) и реагентом (10).
23. Способ исследования по меньшей мере одного целевого биологического материала (20), включающий следующие шаги:
a) предоставление камеры для образцов (SC) с, по меньшей мере, одним целевым специфичным реагентом (10), при этом целевой специфичный реагент (10) и/или целевой материал (20) содержит метку (12), изменяющую видимое свойство в случае, если реагент (10) реагирует с целевым материалом (20);
при этом целевой биологический материал и целевой специфичный реагент содержат олигонуклеотиды, предпочтительно, ДНК, РНК, PNA, LNA, ANA или HNA; и при этом камера для образцов (SC) включает реакционную поверхность (RS), покрытую целевым специфичным реагентом; при этом вышеупомянутый целевой специфичный реагент (10) содержит праймер для процесса ПЦР, при этом вышеупомянутый праймер прикреплен к вышеупомянутой реакционной поверхности (RS).
b) контроль наличия целевого специфичного реагента (10) в камере для образцов (SC);
c) проведение реакции между целевым материалом (20) и реагентом (10);
d) измерение видимого свойства метки (12) во время и/или после шага c),
отличающееся тем, что в камере для образцов (SC), в частности, на реакционной поверхности (RS) выполняется процесс твердофазной ПЦР.
24. Способ по п.23,
отличающийся тем, что температура в камере для образцов (SC) регулируется в соответствии с заранее определенным температурным профилем, предпочтительно, в замкнутом контуре.
25. Способ по п.23,
отличающийся тем, что температура на реакционной поверхности (RS) увеличивается после шага c) в соответствии с кривой плавления гибридизации между целевым материалом (20) и целевым специфичным реагентом (10).
26. Применение микроэлектронного сенсорного устройства по любому из предшествующих пунктов для молекулярной диагностики, анализа биологических образцов, анализа химических образцов, анализа пищевых продуктов, анализа окружающей среды или криминалистического анализа.