DE10041825A1 - Multiwell Filtrationsplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neue Multiwell-Filtrationsplatte für Hochdurchsatzapplikationen in der Nukleinsäuretechnik, vorzugsweise im 96-Well- oder im 384-Well-Format, bestehend aus zwei Einzelteilen, die fest und dicht miteinander verbunden sind. Der erste Teil stellt einen Probeaufnahmeteil mit Filterplättchen dar, und er zweite Teil fungiert als Auslaufteil nach erfolgter Filtration.

Description

Die Erfindung betrifft eine neue Multiwell-Filtrationsplatte für Hochdurchsatzapplikationen in der Nukleinsäuretechnik, vorzugsweise im 96-Well- oder im 384-Well-Format, bestehend aus zwei Einzelteilen, die fest und dicht miteinander verbunden sind. Der erste Teil stellt einen Probeaufnahmeteil mit Filterplättchen dar, und der zweite Teil fungiert als Auslaufteil nach erfolgter Filtration.

In den letzten Jahren zeichnete sich ein zunehmender Trend zur Automatisierung bei der Isolierung und Aufreinigung von Nukleinsäuren ab. Die Ursachen liegen darin begründet, dass sich in allen Forschungsfeldern der modernen Biotechnologie molekularbiologische Verfahren immer stärker etablieren. Nicht zuletzt durch die DNA-Sequenzierung innerhalb weltweiter Genomprojekte (z. B. Humanes Genomprojekt) ist eine Automatisierung der Isolierung und Aufreinigung von Plasmid-DNA eine zwingende Voraussetzung geworden. Die Notwendigkeit der Entwicklung von Automatisierungsvarianten beschränkt sich dabei nicht nur auf den Bereich der Plasmid-DNA-Isolierung. Mehr und mehr gewinnt auch die automatisierte Isolierung genomischer DNA aus unterschiedlichsten Ausgangsmaterialien und Mengen sowie die Isolierung von RNA an Bedeutung. Dies umfasst alle Bereiche der molekularen Basisforschung und zunehmend auch den Diagnostikbereich. Verfahren der automatisierten Isolierung von Nukleinsäuren werden z. Z. über Mikrotestplatten mit eingebauten Filtermaterialien realisiert. Dabei sind z. Z. Verwendung findende Formate sog. 96-Well bzw. 384-Well-Mikrotestplatten.

Die z. Z. verfügbaren 96-Well-Mikrotestplatten mit Filtermaterial sind allerdings für Hochdurchsatzapplikationen extrem teuer. Dies resultiert aus den relativ komplizierten Herstellungsverfahren zur Einbringung des Filtermaterials in die Mikrotestplatte (US-A 4,948,442). Darüber hinaus realisiert bisher keine der bekannten Mikrotestplatten mit Filtereinsatz einen ausreichend hohen Schutz von Kreuzkontaminationen von Proben bei Anwendung zur Isolierung und Aufreinigung von Nukleinsäuren. Die Ursache liegt in den viel zu kurzen Auslaufstutzen am Boden der Multiwell-Filtrationsplatten. Ein weiteres Problem sind die geringen Volumina der Reaktionskavitäten, z. B. beschrieben im EP-A1 0,098,534.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Multiwell-Filtrationsplatte für die Nukleinsäuretechnik bereitzustellen, die insbesondere auch für Hochdurchsatzapplikationen geeignet ist, Schutz vor Kreuzkontaminationen der Proben gewährt und die kostengünstig herstellbar ist.

Die neue Multiweh-Filtrationsplatte besteht aus zwei dicht verbundenen Einzelteilen. Der obere Teil der Platte wird als Probenaufnahmeteil 1 definiert, der untere Teil der Platte als Auslaufteil 2 mit Filter 3. Dieser Auslaufteil 2 umfaßt für jedes Well erfindungsgemäß geformte Auslaufstutzen 4, über die das Filtrat in ein Auffanggefäß, wie z. B. eine Deep- Well-Platte, zur weiteren Bestimmung läuft. Im wesentlichen ist der Auslaufteil also durch die entsprechend besonders geformten Auslaufstutzen 4, je nach Platte vzw. 96 oder 384, gekennzeichnet.

Diese Auslaufstutzen besitzen einen inneren Neigungswinkel von 20° und weisen an der Anschlußstelle zum Oberteil jeweils einen ca. 1,0-1,5 mm, vorzugsweise 1,0 mm starken Auflageabsatz (Dichtungsabsatz) 5 zur Stabilisierung des Filtereinsatzes 3 auf. Ihre Länge beträgt ca. 10-15 mm, vzw. besitzen sie eine Länge von 12 mm. Ggf. ist die Filtrationsplatte an das Auslaufgefäß gekoppelt.

Desweiteren sind die Auslaufstutzen in der Regel rund, in einer weiteren Ausführungsvariante können sie am Auslaufende oder ganz sternenförmig mit mindestens 8 Öffnungen ausgebildet sein.

Der innere Neigungswinkel von 20° und das besondere Auslaufdesign ermöglichen ein problemloses und vollständiges Auslaufen der gefilterten Probe in das Auffanggefäß, z. B. die Deep-Well Platte. Durch die Länge der Auslaufstutzen mit vzw. l2 mm (bekannte Mikrotiterplatten besitzen Ausläufe mit einer maximalen Länge von 9 mm) können die hochproblematischen Kreuzkontaminationen vermieden werden. Damit ist die erfindungsgemäße Multiwell-Filtrationsplatte auch für Anwendungen in der PCR­ basierenden Infektionsdiagnostik nutzbar.

Die Verlängerung der Auslaufstutzen hat desweiteren zur Folge, dass im Gegensatz zu bislang bekannten Filtrationsplatten die erfindungsgemäße Filtrationsplatte eine vergrößerte Aufnahmevolumen-Kapazität mit einem Kammervolumen von über 1 ml besitzt, d. h., es können insgesamt größere Probenvolumina als bislang üblich verarbeitet werden. Das führt somit auch zu reproduzierbareren Ergebnissen.

Gegenstand der Erfindung ist auch das Verfahren zur Herstellung der neuen Multiwell- Filtrationsplatte. Beide Teile der Multiweh-Filtrationsplatte werden in einem besonderen Produktionsablauf fest miteinander über eine hydraulische Verpressung verbunden. Die Verpressung erfolgt jeweils an den Vertiefungen mit den Auslaufstutzen (96 bzw. 384). Werkzeugmäßig sind die inneren Verpressungskanten so geschärft, dass bei der Verpressung, bei der der Filtereinsatz 3, wie z. B. eine Filtermatte, zwischen Ober- und Unterteil 2 gelegt wird, den Vertiefungen entsprechende Filter sauber gestanzt werden. Diese ausgestanzten Filtereinsätze werden mit dem Oberteil in das Unterteil gepresst und legen sich auf den Auflageabsatz 5 im Unterteil auf. Durch hydraulischen Druck werden Plattenoberteil, Filterplättchen und Plattenunterteil fest und dicht miteinander verpresst.

Eine solche Verpressung wird erfindungsgemäß möglich, da Unterteil und Oberteil der neuen Multiwell-Filtrationsplatten in zwei absoluten Präzisionswerkzeugen (Heißkanaltechnik), die exakt aufeinander abgestimmt sind, mit einer maximalen Toleranz von 1/1000 mm, gefertigt werden. Scharfe Schneidkanten an den Verpressungsteilen der beiden Plattenteile ermöglichen das Ausstanzen von Einzelfiltern aus einer Filterplatte in einem Arbeitsgang mit dem eigentlichen Verpressen.

Die Herstellung der Multiweh-Filtrationsplatte erfolgt bevorzugt im Spritzgußverfahren mit sorgfältig eingestellten Spritzgußparametern. Die erfindungsgemäßen Filtrationsplatten bestehen aus an sich bekannten Materialien, wie z. B. Polystyrol oder Polypropylen. Das eingesetzte Spritzgußmaterial ist bevorzugt ein hochwertiges Polystyrol. Da nur passgenaue Spritzgussteile verwendet werden, erfolgt die Verpressung ohne Dichtungslippen u. ä..

Die Erfindung löst in idealster Weise alle bestehenden Probleme. Die Herstellung der Platte erfolgt mittels eines neuen technologischen Verfahrens, welches hocheffizient und preiswert die Verbringung eines Filtermaterials in die Multiweh-Filtrationsplatte ermöglicht. Weiterhin ist die neuartige Multiweh-Filtrationsplatte in ihrer konstruktiven Dimensionierung so aufgebaut, dass über die Form der Auslaufstutzen bisher bekannte Kreuzkontaminationen beseitigt werden können. Außenmaße (Breite und Länge) der Platte und die Anordnung der Vertiefungen (vorzugsweise 8 × 12 Matrix) entsprechen einer normalen Mikrotitrationsplatte, wobei ein weiterer Vorteil in der Erhöhung der Volumina der Reaktionskavitäten auf ca. 1 ml ist. Damit können prinzipiell alle Standardapplikationen der automatisierten Isolierung und Aufreinigung von Nukleinsäuren problemlos mit einer Platte realisiert werden.

Anschließend wird die Erfindung an den folgenden Beispielen näher erläutert.

96 Well Platte

Fig. 1 - Gesamtansicht der Vorrichtung

Fig. 2 - Auslaufstutzen als Längsschnitt

Fig. 3 - Auslaufstutzen als Querschnitt

Bezugszeichenliste

1

Probeaufnahmeteil (Oberteil)

2

Auslaufteil (Unterteil)

3

Filtereinsatz

4

Auslaufstutzen

5

Auflageabsatz

6

Auslaufende (rund oder sternenförmig)

Claims (7)

1. Multiwell Filtrationsplatte gekennzeichnet durch einen Probeaufnahmeteil (1) und einen Auslaufteil (2), der für jedes Well einen Auslaufstutzen (4) aufweist, welcher einen inneren Neigungswinkel von 20° besitzt und der mindestens 10 mm lang ist, wobei sich an seiner Anschlußstelle von Probeaufnahmeteil und Auslaufteil ein Auflageabsatz (5) befindet, der einen Filtereinsatz (3) trägt.

2. Multiwell Filtrationsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufstutzen (4) rund aufgebaut ist oder ein sternenförmiges Auslaufende (6) aufweist.

3. Multiwell Filtrationsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das sternenförmige Auslaufende (6) acht Öffnungen aufweist.

4. Multiwell Filtrationsplatte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufstutzen (4) 10 bis 15 mm, vorzugsweise l2 mm lang ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Multiweh Filtrationsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man den Probeaufnahmeteil (1) und den Auslaufteil (2) mit den. Auslaufstutzen (4) mittels Heißkanaltechnik so exakt aufeinander abgestimmt herstellt, dass sie eine maximale Toleranz von 1/1000 mm besitzen, und dass man sie an den Vertiefungen mit den Auslaufstutzen hydraulisch verpresst.

6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass werkzeugmäßig die inneren Verpressungskanten so geschärft sind, dass bei der Verpressung ein Filtereinsatz (3) zwischen Probeaufnahmeteil (1) und dem Auslaufteil (2) gelegt wird und den Vertiefungen entsprechende Filter gestanzt werden, die mit dem Probeaufnahmeteil (1) in den Auslaufteil (2) gepresst und auf den Auflageabsatz (5) aufgelegt werden.

7. Verwendung einer Mutiwell-Filtrationsplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 für Hochdurchsatzapplikationen in der Nukleinsäuretechnik.