DD232066A1 - PROCESS FOR THE CHEMICAL BINDING OF BIOLOGICAL MATERIALS TO SOLID PHASES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Immobilisation von biologischen Zellen, Geweben sowie Viren an siliziumdioxidhaltige Oberflaechen. Dabei wird die siliziumdioxidhaltige Oberflaeche mit Silanhaftmitteln und gegebenenfalls zusaetzlich mit anderen geeigneten Reagenzien chemisch modifiziert. An die solcherart veraenderte siliziumdioxidhaltige Oberflaeche koennen die biologischen Materialien ueber auf ihnen enthaltene funktionelle Gruppen chemisch konvalent gebunden werden. Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass bei dieser Art der Immobilisation weder morphologische noch funktionelle Beeintraechtigungen der Zellen, Gewebe und Viren eintreten.The invention relates to a method for the immobilization of biological cells, tissues and viruses on siliziumdioxidhaltige surfaces. In this case, the silicon dioxide-containing surface is chemically modified with silane coupling agents and, if appropriate, additionally with other suitable reagents. The biological materials can be chemically bound to the silicic acid-containing surface modified in this way via functional groups contained on them. The advantage of the method is that in this type of immobilization neither morphological nor functional impairments of the cells, tissues and viruses occur.
Description
Dabei kann die chemische Bindung zwischen den biologischen Materialien und der modifizierten siliziumdioxidhaltigen festen Phase in Abhängigkeit von der Art der Modifikation und/oder des biologischen Materials bei pH-Werten zwischen 2,5 und 11,5 erfolgen. Andere Zusätze können notwendig sein, um Veränderungen der biologischen Materialien vorzubeugen oder zu verhindern. Die Konzentration der biologischen Materialien in der Dispersion wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß eine vollständige Bindung an die modifizierte siliziumdioxidhaltige feste Phase erfolgen kann. Die biologischen Materialien können tierische oder/und pflanzliche Zellen und/oder Gewebe und/oder MikroorganismenThe chemical bonding between the biological materials and the modified siliceous solid phase can be carried out at pH values between 2.5 and 11.5, depending on the nature of the modification and / or the biological material. Other additives may be necessary to prevent or prevent changes in biological materials. The concentration of the biological materials in the dispersion is suitably chosen so that complete binding to the modified silica-containing solid phase can take place. The biological materials may be animal and / or plant cells and / or tissues and / or microorganisms
jj.n_d/oderyiren sein. - - be jj.n_d / oryiren. - -
Die Größe der Formkörper hat keinen Einfluß auf das Verfahren, sollte sich aber zweckmäßigerweise zwischen 0,01 cm3 und 100 m3 bzw. zwischen 0,001 cm2 und 1 m2 bewegen. Die Gestalt der Formkörper kann alle nur denkbaren geometrischen Konfigurationen annehmen, dabei offen oder geschlossen sein. Die Modifikation der Formkörper-Oberflächen erfolgt auf an sich bekannte Weise mit Silanhaftmitteln und/oder hetero- oder homobifunktionellen Reagenzien.The size of the moldings has no influence on the process, but should suitably between 0.01 cm 3 and 100 m 3 or move between 0.001 cm 2 and 1 m 2 . The shape of the moldings can assume all conceivable geometric configurations while being open or closed. The modification of the shaped body surfaces takes place in a manner known per se with silane coupling agents and / or hetero- or homobifunctional reagents.
Die Bindung der Zellen und Gewebe und Viren an die feste Phase erfolgt überfunktioneile Gruppen auf den Oberflächen der biologischen Materialien. Dabei werden Puffer, Elektrolyte und/oder andere Zusätze (Beispiel: phosphatgepufferte Kochsalzlösung = PBS) verwendet, die weder die funktionellen Gruppen der biologischen Materialien noch die der modifiziertenThe binding of cells and tissues and viruses to the solid phase occurs via functional groups on the surfaces of the biological materials. In this case, buffers, electrolytes and / or other additives (example: phosphate buffered saline = PBS) are used, neither the functional groups of the biological materials nor those of the modified
festen Phasen blockieren. ~block solid phases. ~
Die solcherart gebundenen Zellen, Gewebe und Viren können ohne weitere Nachbehandlung bei erhaltener biologischer Funktion sowie ihrer Struktur für diagnostische, wissenschaftliche und biotechnologische Zwecke eingesetzt werden.The cells, tissues and viruses bound in this way can be used for diagnostic, scientific and biotechnological purposes without further after-treatment while retaining their biological function and their structure.
Überraschenderweise erfolgt eine so starke Fixierung, daß Nachfolgeschritte wie mehrere Waschvorgänge nicht zum Ablösen der Zellen führen.Surprisingly, there is such a strong fixation that subsequent steps such as several washing operations do not lead to detachment of the cells.
Denkbar ist auch ein Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für den künstlichen Organersatz.It is also conceivable use of the method according to the invention for the artificial replacement of organs.
Handelsübliche Objektträger aus Glas (20 x 80mm) werden in eine 1%ige Lösung von Aminopropyläthoxysilan in Äthanol/ Wasser (1:1) getaucht und bei 5O0C für 4 Stunden inkubiert. Nach dreimaligem Waschen in PBS, pH 7,2, werden die Objektträger in eine 2%ige Glutardialdehyd-Lösung in PBS getaucht, für weitere 2 Stunden bei 370C inkubiert und wiederum dreimal in PBS gewaschen. Nach dem Trocknen werden auf jeden Objektträger 0,1 ml einer Suspension humaner Lymphozyten (1,5 x 106 Zellen/ml, auf üblichem Wege durch Gradientenzentrif ugation aus Vollblut isoliert) aufgebracht. Anschließend läßt man die Zellen 15 Minuten bei 370C in einer feuchten Kammer sedimentieren. Beim Auftreffen der Zellen auf die modifizierten Glasoberflächen erfolgt kovalente Bindung zwischen Aminogruppen der Zelloberflächen und dem an das Glas gebundene Glutardialdehyd. Nach Abspülen der Objektträger wird ohne weitere Behandlung auf üblichem Wege gefärbt. Als Kontrollen dienen einmal unmodifizierte, intensiv gereinigte Objektträger sowie analog o. g. Verfahren modifizierte Objektträger, deren Aldehydgruppen mit Glycin abgesättigt wurden. Diese Träger werden mit derselben Lymphozytensuspension in o. g. Art und Weise beschickt. Die folgende Tabelle zeigt die Zahl der gebundenen Zellen in den drei angegebenen Verfahren:Commercially available glass microscope slides (20 x 80mm) are in a 1% solution of Aminopropyläthoxysilan in ethanol / water (1: 1) immersed and incubated at 5O 0 C for 4 hours. After washing three times in PBS, pH 7.2, the slides are immersed in a 2% glutaraldehyde solution in PBS, incubated for a further 2 hours at 37 0 C and washed again three times in PBS. After drying, 0.1 ml of a suspension of human lymphocytes (1.5 × 10 6 cells / ml, isolated from whole blood by gradient centrifugation) is applied to each slide. Subsequently, the cells are allowed to sediment for 15 minutes at 37 0 C in a humid chamber. Upon impact of the cells on the modified glass surfaces, covalent bonding between amino groups of the cell surfaces and glutaric dialdehyde bonded to the glass occurs. After rinsing the slides is dyed without further treatment in the usual way. Once controls are unmodified, intensively cleaned slides as well as analogously modified method slides, the aldehyde groups were saturated with glycine. These carriers are charged with the same lymphocyte suspension in the above-mentioned manner. The following table shows the number of bound cells in the three specified procedures:
Zahl dergebundenen Zahl der gebundenen Zahl dergebundenenNumber of bound number of bound number of bound
Zellen auf erfindungs- Zellen auf erfindungs- Zellen auf normalen,Cells on fiction cells on fiction cells on normal,
gemäß modifizierten gemäß modifizierten intensiv gereinigtenaccording to modified according to modified intensively purified
Objektträgern Objektträgern, Aldehyd- ObjektträgernSlides slide slides, aldehyde slides
gruppen abgesättigtgroups satisfied
χ s χ s xsχ s χ s xs
73,05 8,24 21,40 8,70 29,90 5,6773.05 8.24 21.40 8.70 29.90 5.67
(lichtmikroskopische Auswertung von jeweils 5 Gesichtsfeldern auf 5 Präparaten pro Ansatz)(light microscopic evaluation of 5 visual fields on 5 preparations per batch)
Analog Beispiel 1 modifizierte Glasobjektträger werden mit einer Suspension aus Brucella mellitensis in PBS, pH 7,2, (106 Zellen pro ml) beschichtet und für 15 Minuten bei 370C in einer feuchten Kammer inkubiert. Anschließend erfolgt die Färbung nach GRAM in der üblichen Methodik. Im Gegensatz zu konventionell hergestellten Kontrollpräparaten (Hitzefixierung) zeigen sich Bakterien, die sowohl bezüglich morphologischer Struktur als auch Farbbrillanz bessere Parameter aufweisen.Glass slide modified according to Example 1 are coated with a suspension of Brucella mellitensis in PBS, pH 7.2, (10 6 cells per ml) and incubated for 15 minutes at 37 ° C. in a moist chamber. Subsequently, the staining according to GRAM is carried out in the usual methodology. In contrast to conventionally produced control preparations (heat fixation), bacteria show better parameters both in terms of morphological structure and color brilliance.
Handelsübliche Petrischalen (010cm) werden mit 25ml einer 1%igen Lösung Glycidoxysilan in Äthanol/Wasser (1:1) beschickt und für 18 Stunden bei 4°C inkubiert, danach gewaschen und anschließend hitzesterilisiert. Danach werden 25ml einer Suspension von Escherichia coli K12 in PBS, pH 5,5, Keimzahl 108/ml, eingegeben und wiederum für 4 Stunden bei Zimmertemperatur inkubiert. Nach Waschen unter sterilen Kautelen mit PBS, pH 7,2, werden die am Boden der Petrischale gebundenen Bakterien mit Nähragar überschichtet und anschließend bei 37°Cfür 18 Stunden bebrütet. Im Ergebnis zeigt sich dichtes Koloniewachstum."Commercially available Petri dishes (010 cm) are charged with 25 ml of a 1% solution of glycidoxysilane in ethanol / water (1: 1) and incubated for 18 hours at 4 ° C, then washed and then heat sterilized. Thereafter, 25 ml of a suspension of Escherichia coli K12 in PBS, pH 5.5, bacterial count 10 8 / ml, entered and incubated again for 4 hours at room temperature. After washing under sterile conditions with PBS, pH 7.2, the bacteria bound to the bottom of the Petri dish are overlaid with nutrient agar and then incubated at 37 ° C for 18 hours. The result is a dense colonial growth. "
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD26989584A DD232066A1 (en) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | PROCESS FOR THE CHEMICAL BINDING OF BIOLOGICAL MATERIALS TO SOLID PHASES |
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DD (1) | DD232066A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10260431A1 (en) * | 2002-12-21 | 2004-07-01 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Self-justifying immobilization of living cells on a silicon substrate, useful in preparation of sensors, by attaching mutually interacting molecules to surfaces of cells and substrate |
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1984
- 1984-11-27 DD DD26989584A patent/DD232066A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10260431A1 (en) * | 2002-12-21 | 2004-07-01 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Self-justifying immobilization of living cells on a silicon substrate, useful in preparation of sensors, by attaching mutually interacting molecules to surfaces of cells and substrate |
DE10260431B4 (en) * | 2002-12-21 | 2006-05-04 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Method for self-aligning immobilization of living cells on a silicon-based substrate |
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