DD213360A1 - Vorrichtung zur dielektrophoretischen sammlung suspendierter teilchen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dielektrophoretischen Sammlung suspendierter Teilchen, insbesondere biologische Zellen und/oder Vesikel, im hochfrequenten elektrischen Wechselfeld. Das Ziel und die Aufgabe besteht darin, den Anteil der dielektrophoretisch gesammelten biologischen Zellen und/ oder Vesikel gegenueber bekannten Anordnungen zu steigern, durch Anlegen eines homogenen elektrischen Hochfrequenzfeldes. Die Vorrichtung besteht aus parallelen ebenen Plattenelektroden bzw. aus koaxialen Zylindern. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere fuer die Hybridzelltechnik, die medizinisch-biologische Forschung und fuer die Biotechnologie.

Description

Erfinder: Dr. P. Stoiley, Dr. G. Dreyer

Vorrichtung zur dielektrophoretischen Sammlung suspendierter Teilchen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dielektrophoretischen Sammlung suspendierter Teilchen, insbesondere biologischer Zellen und/oder Vesikal, im hochfrequenten elektrischen Wechselfeld. Anwendung findet dieses Verfahren insbesondere in der Hybridzelltechnik, der medizinisch-biologischen Forschung und in der Biotechnologie«

Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen

Die Sammlung suspendierter biologischer Zellen und/oder Vesikel wie Liposomen oder Zellschatten zu linearen Aggregaten zum Zwekke ihrer anschließenden Fuaionierung geschieht in inhomogenen elektrischen Hochfrequenzfeidern. Bei bekannten Anordnungen wird die Inhomogenität des slektrischen Hochfrequenzfeldes durch eine entsprechende Elektrodengeoraetrie erreicht, z.B. durch parallele Zylinderelektroden oder eine Spitze/Platte-Elektrodenanordnung / U. Zimmermann, 3, Vienken; α. Membrane Biol. 67, 165 - 182 (1982) /.

Die dielektrophoretische Sammlung der biol. Zellen und/oder Vesikel ist nur bei hinreichend großer Feldstärke des elektr. Hochfrequenzfeldes möglich. Ist diese Feldstärke in einem Suspensionsgefäß mit den o.g. Elektroden für den engsten Teil des Elektrodenzwischenraumes realisiert, dann werden die Zellen

und/oder Vesikel außerhalb dieses Raumes durch das elektr» Hochfrequenzfeld nicht mehr aggregiert. Dies begrenzt die Ausbeute der dielektrophoretisch gesammelten biologischen Zellen und/oder Vesikel erheblich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und aen Anteil der dielektrophoretisch gesammelten biologischen Zellen und/oder Vesikel wesentlich zu steigern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Teilchensuspension insgesamt dielektrophoretisch homogen zu behandeln, d. h. an jedem Ort des Suspensionsvolumens nahezu die gleiche Feldstärke zur Bildung von Aggregaten zu ermöglichen. Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur dielektrophoretischen Sammlung suspendierter Teilchen erfindungsgemäS dadurch gelöst, daß in einem Gefäß, in dem die suspendierten Teilchen, insbesondere biologische Zellen und/oder Vesikel, befinden, zwei parallele sich gegenüberstehende Plattenelektroden angeordnet sind. Dadurch wird ein homogenes elektrisches Hochfrequenzfeld groBer räumlicher Ausdehnung erzeugt. Als Elektroden sind auch zwei koaxiale ineinander angeordnete Zylinder hinreichend großen Durchmessers geeignet, zwischen denen ein Ringspalt zur Aufnahme der Teilchensuspension vorhanden ist. Das für die Dielektrophorese erforderliche inhomogene elektrische Feld wird durch die suspendierten biologischen Zellen und/ oder Vesikel selbst erzeugt, wenn die elektrische Leitfähigkeit des Suspensionsmediums kleiner gewählt wird als diejenige des Zellinneren und die Frequenz des angelegten Wechselfeldes so hoch ist, daß der Wechselstrorawiderstand der Zeil- und Vesikelmembranen vernachlässigbar wird. Die elektrischen Feldlinien verlaufen dann vorzugsweise durch das Zeil- oder Vesikelinnere und verursachen in Teilchennähe einen Gradienten der elektrischen Feldstärke, wodurch es zur Bildung von linearen Teilchen-

aggregaten kommt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Ausbeute an Teilchenaggregaten gegenüber den herkömmlichen Anordnungen wesentlich erhöht ist. Ferner ist die Überführung der Aggregate, z. B« in ein Inkubationsgefäß, leichter durchführbar.

Ausführungsbeispiel

Zwei ebene Elektroden aus zellverträglichem Material (2. 8. Edelstahl) mit rundem oder rechteckigem Querschnitt werden parallel und einander gegenüber in geringem Abstand (z. B. 1 mm) angeordnet, so daß sich zwischen den Elektroden ein freies Volumen für die Teilchensuspension ergibt. Die beiden Plattenelektroden werden mit einem elektrischen Hochfrequenzgenerator (z. B. 1 MHz) verbunden. Die dielektrophoretisch zu sammelnden biologischen Zellen und/oder Vesikel werden in einem isotoraischen Medium geringer elektrischer Leitfähigkeit (z. B. 5,4%ige Glucoselösung) suspendiert und in den Elektroden· Zwischenraum gebracht. Nach dem Anlegen der elektrischen Hochfrequenzspannung (ζ. B. 100 V) bilden sich in der Suspension lineare Zeil- und/oder Vesikelaggregate, die vorzugsweise in Richtung der Eiektrodennormalen angeordnet sind.

Claims (2)

1. - 4 Erfindungsanspruch

   1. Vorrichtung zur dielektrophoretischen Sammlung suspendierter Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gefäß mit suspendierten Teilchen, insbesondere biologische Zellen und/ oder Vesikel, zwei ebene, sich parallel gegenüberstehenden Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes vorgesehen sind.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden als zwei koaxiale Zylinder ausgebildet sind, die einen Ringspalt aufweisen.