DE10163514A1

DE10163514A1 - Speichersystem für Nukleinsäure-Proben

Info

Publication number: DE10163514A1
Application number: DE2001163514
Authority: DE
Inventors: Heinz Koerber; Carsten Werner; Christian Thiede; Gerhard Ehninger
Original assignee: Leibniz Institut fuer Polymerforschung Dresden eV
Current assignee: EHNINGER, GERHARD, PROF. DR., 01326 DRESDEN, DE; Thiede Christian Dr 01309 Dresden De; Leibniz Institut fuer Polymerforschung Dresden eV
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Chemie, der Medizin und der Mikrobiologie und betrifft ein Speichersystem für Nukleinsäure-Proben, welches beispielsweise für die Speicherung von DNA, RNA, cDNA, Plasmiden oder analogen Biopolymeren, wie z. B. Peptid-Nukleinsäuren, eingesetzt werden kann. DOLLAR A Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Speichersystem für Nukleinsäure-Proben anzugeben, mit dem Nukleinsäure-Proben geschützt und platzsparend gelagert werden können. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst durch ein Speichersystem für Nukleinsäure-Proben, welches mindestens aus einer Polymermatrix besteht, die aus einem Material besteht, welches porös ist und/oder Kavitäten aufweist und/oder hydrophil ist, wobei die Poren und/oder Kavitäten hinsichtlich ihrer Größe Nukleinsäuren aufnehmen können.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Chemie, der Medizin und der Mikrobiologie und betrifft ein Speichersystem für Nukleinsäure-Proben, welches beispielsweise für die Speicherung von DNA, RNA, cDNA, Plasmiden oder analogen Biopolymeren, wie z. B. Peptid-Nukleinsäuren, eingesetzt werden kann.
Molekularbiologische Diagnostik ist unter anderem für den Nachweis krankheitsspezifischer Veränderungen (Translokationen, Mutationen, Polymorphismen), aber auch für den genetischen Identitätsnachweis (Vaterschaftsdiagnostik, Forensik) und für die Überprüfung der immunologischen Verträglichkeit im Rahmen der Gewebe- und Organtransplantationen (HLA- Diagnostik) ein wichtiges Instrument. Dabei ist es häufig erforderlich, dass isolierte oder in vitro generierte Nukleinsäure-Proben (DNA, RNA, cDNA, Plasmide) über längere Zeiträume (Jahre, Jahrzehnte) für die analytische Aufarbeitung (PCR, Hybridisierungen) verfügbar gehalten werden. Des weiteren ist die langfristige Lagerung auch aus forensischen Gründen notwendig.
Bisher wird dies überwiegend durch Langzeit-Tiefkühlung der Proben in wässriger Lösung realisiert. Aufgrund der großen, ständig weiter wachsenden Probenzahlen sowie aufgrund des relativ hohen technischen Aufwandes dieser Form der Probenablage besteht hier Bedarf für ein vereinfachtes Probenablagesystem, das insbesondere platz- und energiesparend die Verfügbarkeit der Proben in gleicher Weise absichert.
Grundsätzlich geeignet ist dafür die Trocknung der gelöst vorliegenden Nukleinsäure- Proben. Hierfür existieren Verfahren, die als Trägermaterial Papier oder Nylonmembranen verwenden. Probleme ergeben sich bei diesen Verfahren zum einen aus der Tatsache, dass die Nukleinsäuren offen gelagert werden, also dem Einfluss der Mikroorganismen und chemischen Modifikationen zugänglich sind. Zum anderen ermöglichen diese Verfahren nur die Lagerung einzelner oder einiger weniger Proben pro Träger. Zur Vermeidung qualitativer und quantitativer Verluste an den normalerweise im Mikrogramm-Bereich vorliegenden Nukleinsäure- Probemengen durch Trocknung und nachfolgende Prozessschritte sowie auch beim Aufarbeiten der Proben (Resuspension) werden daher hohe Anforderungen an die zu verwendenden Trägersysteme gestellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Speichersystem für Nukleinsäure-Proben anzugeben, mit dem Nukleinsäure-Proben geschützt und platzsparend gelagert werden können.
Das erfindungsgemäße Speichersystem für Nukleinsäure-Proben besteht aus mindestens einer Polymermatrix. Das Material dieser Matrix ist porös und/oder weist Kavitäten auf. In diesen Fällen müssen die Poren und/oder Kavitäten hinsichtlich Ihrer Größe Nukleinsäure-Proben aufnehmen können, dass heißt, sie müssen groß genug sein, um die Moleküle der Nukleinsäure-Proben vollständig in sich aufnehmen zu können. Weiterhin kann das Material der Polymermatrix auch hydrophil sein.
Vorteilhafterweise ist die Polymermatrix auf einem Träger angeordnet. Dieser Träger dient in erster Linie als Stützmaterial zur leichteren Handhabung des Speichersystems und zur besseren Lagerung.
Weiterhin besteht ein derartiger Träger für die Polymermatrix vorteilhafterweise aus Polypropylen.
Es ist ebenfalls für das Speichersystem vorteilhaft, wenn die Polymermatrix von einer nichtporösen Schicht ganz oder teilweise bedeckt ist. Materialien dieser nichtporösen Schicht werden in Abhängigkeit von dem gewählten Polymermatrixmaterial ausgewählt und können vorteilhafterweise Polyolefin- oder Polyvinylchlorid- oder Polypropylen-Folien sein.
Diese nichtporöse Schicht dient ebenfalls in erster Linie als Schutz gegen mechanische Beanspruchungen, aber auch als Stützmaterial. Die Bedeckung wird vorteilhafterweise auf der Oberfläche der Polymermatrix erfolgen.
Eine derartige nichtporöse Schicht kann vorteilhafterweise auf die Polymermatrix laminiert sein.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung liegt vor, wenn die Polymermatrix folienartig ausgebildet ist.
Für den Fall, dass als Polymermatrixmaterial ein hydrophiles Material eingesetzt wird, kann dies vorteilhafterweise ein Hydrogel sein.
Als poröse Materialien für die Polymermatrix können vorteilhafterweise Polypropylen oder Polytetrafluorethylen eingesetzt werden.
Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, wenn die Polymermatrix auf dem Träger segmentiert ist. Die Segmentierung ermöglicht die Unterbringung einer größeren Anzahl an Nukleinsäure-Proben auf einem Träger und in einem Polymermatrixmaterial oder auch die Unterbringung von Nukleinsäure- Proben in unterschiedlichen Polymermatrixmaterialien auf einem Träger.
Die Segmentierung kann vorteilhafterweise durch lokale Verschweißung der nichtporösen Schicht erreicht werden.
Eine vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, wenn die Polymermatrix auf einem Träger angeordnet ist und mit einer nichtporösen Deckschicht versehen ist, die auf der Polymermatrix laminiert ist.
Noch vorteilhafter ist es, wenn diese nichtporöse Deckschicht die Polymermatrix durch lokale Verschweißungen segmentiert hat.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung stellt eine vorzugsweise teilbare Vorrichtung zur Positionierung der Träger dar. Diese Vorrichtung kann einerseits zur Aufnahme von Trägern und insbesondere von Trägern mit wässrigen Proben für die Trocknung dienen. Danach kann die Vorrichtung entfernt werden oder die Träger können auch zur Lagerung in der Vorrichtung verbleiben. Durch eine derartige Vorrichtung kann auch eine Segmentierung der Träger erreicht werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Speichersysteme für Nukleinsäure-Proben erfolgt derart, dass die Nukleinsäure-Proben in wässriger Lösung auf das Polymermatrixmaterial aufgebracht werden. Die Polymermatrix kann dabei bereits auf einem Träger segmentiert sein. Die Nukleinsäure-Proben können dabei bereits in die Poren und/oder Kavitäten und/oder in das hydrophile Material eindringen. Anschließend erfolgt die Trocknung, beispielsweise durch eine Vakuumzentrifuge. Während der Trocknung dringen die Nukleinsäure-Moleküle dann ganz oder abschließend in die Poren und/oder Kavitäten und/oder in das hydrophile Material ein. Vorteilhafterweise dringen sie vollständig ein, so dass keine Reste an oder auf der Oberfläche vorliegen. Dies kann durch die Auswahl der Dicke des Polymermatrixmaterials gesteuert werden.
Vor dem Trocknen kann eine nichtporöse Schicht als Deckschicht auflaminiert werden und gleichzeitig auch erst jetzt die Segmentierung der Matrix durch lokale Verschweißung der nichtporösen Schicht durchgeführt werden. Dann kann in bekannter Weise die Trocknung durchgeführt werden.
Die Aufbringung einer derartigen Deckschicht ist aber auch erst nach der Trocknung möglich.
Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, wenn das Polymermatrixmaterial ein Hydrogel ist. Mit diesem Material können die Nukleinsäuren über schwache zwischenmolekulare Kräfte in Wechselwirkung treten, wodurch eine sichere Positionierung der Nukleinsäure-Proben in dem Polymermatrixmaterial erreicht wird.
Ebenfalls bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass das Speichersystem hervorragend miniaturisierbar ist und damit sowohl eine große Probenzahl gleichzeitig getrocknet und anschließend auch platzsparend gelagert werden kann.
Durch die Segmentierung der Polymermatrix kann auf wenige Quadratzentimeter Fläche eine größere Probenzahl abgelegt werden. Auch dadurch ist eine platzsparendere Lagerung möglich.
Im weiteren wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Beispiel

Fig. 1 zeigt einen Detailschnitt durch den Zentrifugeneinsatz,
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Speicherplatz in einem erfindungsgemäßen Speichersystem,
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Positionierung der Folie als Zentrifugeneinsatz.
Eine Speicherfolie 2 aus Polypropylen liegt auf einer elastischen Dichtung 3, die in einer zweidimensionalen Anordnung Durchbohrungen aufweist. Die Speicherfolie 2 ist zusammen mit der elastischen Dichtung 3 zwischen zwei Platten eingespannt, wobei die untere Platte als Unterlage 4 dient und eine glatte ebene Oberfläche aufweist. Die obere Platte weist in der selben Anordnung (8 Zeilen und 12 Spalten) wie die elastische Dichtung 3 Durchbohrungen auf und dient als Matrize 1 für das Einbringen der Nukleinsäure-Proben in wässriger Lösung. Damit ist für das Ablegen der Proben die Segmentierung gegeben, die ein einfaches Auffinden der Proben zu einem späteren Zeitpunkt ermöglicht. Die obere und untere Platte sind mit einem einfachen Klemmmechanismus so miteinander verspannt, dass jede Bohrung gegenüber der Nachbarbohrung sicher abgedichtet ist. Diese Anordnung ist ein Zentrifugeneinsatz. In die Bohrungen der oberen Platte werden DNA-Proben in wässriger Lösung eingebracht und die Lösung verdampft. Dabei werden die DNA- Proben in die Speicherfolie 2 abgelegt und getrocknet.
Anschließend wird die Speicherfolie in eine Schweißvorrichtung eingelegt und mit einer Deckfolie versehen. In der Schweißvorrichtung wird um jede Probe eine Ringschweißnaht gelegt, so dass jede Probe sicher verschlossen ist. In dieser Form lassen sich die Speicherfolien dauerhaft in Aktenordnern archivieren. 1 Matrize
2 Speicherfolie
3 elastische Dichtung
4 Unterlage
5 Deckfolie
6 Hydrogelschicht
7 Schweissnaht
8 Grundfolie
9 DNA-Molekül

Claims

1. Speichersystem für Nukleinsäure-Proben, bestehend mindestens aus einer Polymermatrix, die aus einem Material besteht, welches porös ist und/oder Kavitäten aufweist und/oder hydrophil ist, wobei die Poren und/oder Kavitäten hinsichtlich ihrer Größe Nukleinsäuren aufnehmen können.

2. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix auf einem Träger angeordnet ist.

3. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem der Träger aus Polypropylen besteht.

4. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix ganz oder teilweise mit einer nichtporösen Schicht bedeckt ist.

5. Speichersystem nach Anspruch 4, bei dem die nichtporöse Schicht auf die Matrix laminiert ist.

6. Speichersystem nach Anspruch 4, bei dem die nichtporöse Schicht aus Polypropylen besteht.

7. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix folienartig ausgebildet ist.

8. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix ein Hydrogel ist.

9. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix Polypropylen ist.

10. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix, insbesondere auf einem Träger, segmentiert ist.

11. Speichersystem nach Anspruch 4 und 10, bei dem durch die nichtporöse Schicht mittels lokaler Verschweißung die Segmentierung der Matrix erfolgt.

12. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Matrix auf einem Träger angeordnet und mit einer nichtporösen Schicht als Deckschicht laminiert ist.

13. Speichersystem nach Anspruch 11 und 12, bei dem die Matrix auf einem Träger angeordnet und mit einer nichtporösen Schicht als Deckschicht laminiert ist und die Matrix durch die lokale Verschweißung der nichtporösen Schicht segmentiert ist.

14. Speichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Träger vor und/oder während und/oder nach der Trocknung in einer Vorrichtung positioniert sind.