DE102004046724B3

DE102004046724B3 - Reaktionsgefäß und Verfahren zur Behandlung biologischen Materials

Info

Publication number: DE102004046724B3
Application number: DE200410046724
Authority: DE
Inventors: Benedikt Dr. Busse
Original assignee: ZELL KONTAKT GmbH; ZELL-KONTAKT GmbH; Vivascience AG
Current assignee: Zell-Kontakt 37176 Noerten-Hardenberg De GmbH; Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-09-28

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Reaktionsgefäß, umfassend einen Gefäßkörper (100) mit einem einteilig ausgebildeten Gefäßboden aus einem schneid- oder stanzbaren Material, der wenigstens eine ebene Reaktionsfläche (110) aufweist, die rings von einer erhöhten Umrandung (120) umgeben ist, wobei der Gefäßboden innerhalb der Umrandung (120) eine umlaufende Sollbruchlinie (140) geschwächten Materials aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass weiter ein Deckeleinsatz (200) mit wenigstens einem ebenen Zentralbereich (210) umfasst ist und zwischen der Sollbruchlinie (140) und einer inneren Flanke (124) der Umrandung (120) ein die Reaktionsfläche (110), die eine biochemisch relevante Beschichtung und/oder Struktur aufweist, rings umgebender Absatz (114) zur Auflage des Deckeleinsatzes (200) vorhanden ist, um durch Anordnung des Zentralbereichs (210) des Deckeleinsatzes (200) in parallelem, vorbestimmtem Abstand zu der Reaktionsfläche (110) eine Reaktionskammer zu bilden. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren unter Einsatz eines derartigen Reaktionsgefäßes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Reaktionsgefäß, umfassend einen Gefäßkörper mit einem Gefäßboden aus einem schneid- oder stanzbaren Material, der wenigstens eine ebene Reaktionsfläche aufweist, die rings von einer erhöhten Umrandung umgeben ist, wobei der Gefäßboden innerhalb der Umrandung eine umlaufende Sollbruchlinie geschwächten Materials aufweist.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Behandlung biologischen Materials.

Aus der DE 78 19 857 U1 ist ein gattungsgemäßes Reaktionsgefäß bekannt. Offenbart ist dort eine Petrischale zur Kultivierung von Zellen. Um die kultivierten Zellen einer Untersuchung, beispielsweise unter einem Mikroskop, zuführen zu können, sind im Boden des Reaktionsgefäßes Sollbruchlinien vorhanden, mittels derer Reaktionsflächen, auf denen kultivierte Zellen haften, innerhalb erhöhter Umrandungen ausgestanzt oder ausgebrochen werden können. Auf diese Weise wird der Transfer der zu untersuchenden Zellen zur Untersuchungsapparatur im Vergleich zu Petrischalen ohne ausstanzbaren Boden wesentlich erleichtert. Derartige Reaktionsgefäße eignen sich jedoch nur für die Zellkultivierung, bei der Zellen in kostengünstigem Nährmedium nahezu unbegrenzt vermehrt werden können. Für Anwendungen, bei denen teurere Substanzen zum Einsatz kommen, eignen sich die bekannten Reaktionsgefäße nicht.

Ein Beispiel für derartige Anwendungen sind Hybridisierungsexperimente, insbesondere mit sogenannten Mikro-Arrays. Dabei wird ein Träger, z.B. in der Form und Größe eines üblichen Mikroskop-Objektträgers, verwendet, der mit einer funktionalisierten Reaktionsfläche versehen ist. Zur Funktionalisierung der Reaktionsfläche kann diese mit biochemisch aktiven Substanzen, beispielsweise DNA-Fragmenten beschichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Reaktionsfläche durch Mikrostrukturierung und/oder Nanopatterning, wie z.B. mittels eines Glow-Discharge-Verfahrens, behandelt sein. Bei der Funktionalisierung wird häufig ein vorgegebenes Muster unterschiedlicher Beschichtungssubstanzen bzw. Strukturen realisiert. Auf die Reaktionsfläche wird dann eine zu untersuchende Flüssigkeit gegeben. Dabei wechselwirkt die Flüssigkeit mit einigen der Beschichtungssubstanzen. Ist das Beschichtungsmuster bekannt, kann in einer nachfolgenden Untersuchung festgestellt werden, mit welchen Beschichtungssubstanzen die Flüssigkeit reagiert hat, so dass sie entsprechend qualifiziert werden kann. Typische, zu untersuchende Flüssigkeiten sind beispielsweise DNA-Proben, die teuer und/oder knapp sind. Die Mikro-Arrays sind daher entsprechend klein und ihre Untersuchung bedarf hochauflösender Apparaturen, wie beispielsweise Mikroskope, Polarimeter etc. Reaktionsgefäße, in denen die erwünschte Wechselwirkung stattfindet, müssen daher einerseits kleine Volumina realisieren und andererseits einen leichten Transfer des Trägers zur Untersuchungsapparatur gewährleisten.

Sehr häufig erfordern derartige Anwendungen einen Wechsel der Arbeitsvolumina und der Zellkultur- und Reaktionsgefäße. So werden z.B. bei der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung häufig zellkulturen auf Glasobjektträgern angelegt. Diese Glasobjektträger befinden sich während der Kultivierung eingelegt in Zellkulturschalen. Nach der Fixierung der Zellen werden die Glasobjektträger den Zellkulturschalen entnommen und in Hybridisierungskammern überführt.

Die WO 03/106032 A1 offenbart ein entsprechendes Reaktionsgefäß. Ein Objektträger mit funktionalisierter Reaktionsfläche wird dabei passgenau in eine Ausnehmung eines Gefäßkörpers eingelegt. Über den Gefäßkörper wird eine Abdeckplatte gesetzt, die sich über Gewindestifte (Madenschrauben) gegen den Gefäßkörper abstützt. Der Abstand zwischen Abdeckplatte und Gefäßkörper ist durch die Gewindestifte einstellbar. Die genaue Positionierung der Abdeckplatte relativ zum Gefäßkörper wird über Positionierstifte im Gefäßkörper und entsprechende Ausnehmungen in der Abdeckplatte realisiert. Eine Abdichtung der entstehenden Kammer erfolgt über einen umlaufenden O-Ring. Zum Befüllen der Kammer weist die Abdeckplatte dichtende Stutzen zum Anschluss von Flüssigkeitsleitungen auf. Nachteilig an diesen bekannten Reaktionsgefäßen ist ihr aufwendiger Aufbau, der die Benutzung zeitaufwendig und somit für routinemäßige Serienuntersuchungen ungeeignet macht.

Aus der US 6,261 523 B1 sind Reaktionsgefäße bekannt, deren Boden in seinem Zentralbereich entweder als molekulares Array ausgebildet oder in den ein molekulares Array auf einem separaten Träger eingeklebt ist. Der Boden ist von einer Wand umgeben, deren innere Wandfläche aus zwei übereinander liegenden, angeschrägten und zueinander versetzten Abschnitten besteht. Diese erlauben eine Fixierung eines Deckeleinsatzes mit korrespondierend angeschrägten Flanken in zwei unterschiedlichen Positionen zur Bildung einer Reaktionskammer. In einer ersten Position, die ein großes Reaktionskammervolumen realisiert, schnappt die Schräge der Deckelflanke hinter die Schräge des oberen Wandabschnitts der Reaktionskammer ein. Zur Fixierung in einer zweiten Position, die ein kleines Reaktionskammervolumen realisiert, ist eine ähnliche Wechselwirkung zwischen der Schräge der Deckelflanke und der Schräge des unteren Abschnitts der Reaktionskammerwand vorgesehen, wobei jedoch der Abstand des Deckels von der Reaktionsfläche über die Auflage eines den Deckeleinsatz rings umlaufenden Randes auf der Krone der Reaktionskammerwand definiert wird. Dies ist als nachteilig anzusehen, da die Fertigungstoleranzen und temperaturbedingten Längenänderungen der Deckelflanken, die sich in Schwankungen des Reaktionskammervolumens niederschlagen, mit der Länge der Deckelflanken wachsen. Letztere entspricht bei den bekannten Gefäßen in etwa der Gesamthöhe der Kammerwand. Daher ist wenigstens das kleinere der beiden realisierbaren Reaktionskammervolumen für viele Anwendungen zu unpräzise definiert.

Die EP 1 416 041 A1 offenbart ein Reaktionsgefäß, dessen innere Wandung ausgehend von einem Gefäßboden nach oben außen angeschrägt ist. Ein Deckeleinsatz mit korrespondierend angeschrägten Flanken hat die Funktion, zum einen eine abgedichtete Reaktionskammer zu bilden und zum anderen beim Einsetzvorgang überschüssige Flüssigkeit aus der Reaktionskammer zu verdrängen. Das Reaktionskammervolumen wird über die Korrespondenz der Schrägen definiert, ist also äußerst anfällig gegen Toleranzen und Schwankungen von Deckel- und/oder Gefäßdurchmesser.

Die WO 99/64157 A1 offenbart ein ähnliches Gefäß, wobei im Bereich der korrespondierenden Schrägen zusätzliche Rastelemente angeordnet sind.

Die US 2001/0046702 A1 offenbart eine flache Hybridisierungskammer, in die ein Mikro-Array auf höhenverstellbare Auflageelemente eingesetzt werden kann, so dass eine Hybridisierungsflüssikeit durch Oberflächenspannung zwischen dem Mikro-Array und dem Kammerboden gehalten werden kann.

Die DE 102 42 066 A1 offenbart ein System aus einem Primärträger mit trennbaren Abschnitte und einem Sekundärträger mit Ausnehmungen zum Einsetzen abgetrennter Abschnitte des Primärträgers. Das System dient einem Verfahren, bei dem Zellen auf dem Primärträger kultiviert und zur weiteren Kultivierung mit abgetrennten Abschnitten des Primärträgers auf den Sekundärträger verpflanzt werden.

Die US 6,271,027 B1 offenbart eine Multiwell-Platte, deren einzelne Wells miteinander und mit äußeren Tanks flüssigkeitsleitend verbunden sind. Durch gesteuerte Druckschwankungen in den Tanks kann Nährflüssigkeit in den Wells ausgetauscht werden.

Die DD 218 959 A1 offenbart eine Vorrichtung zur photometrischen Messung mechanischer Eigenschaften von biologischen Proben, bei der durch beidseitige, dichtende Abdeckung einer einen Träger durchsetzenden Ausnehmung mit transparenten Platten eine angedichtete Beobachtungskammer geschaffen wird.

Die DE 196 10 146 C1 offenbart eine Präparationskammer, deren Kammervolumen als Ausnehmung in einem Gefäßkörper ausgebildet und mit einem klappbaren Deckel verschließbar ist, wobei zur Ein- und Ausschleusung von Flüssigkeit Verbindungskanäle zwischen dem Äußeren und dem Inneren der Kammer vorhanden sind.

EP 0 902 084 A2 und die EP 0 834 729 A2 offenbaren verschiedene Einsätze für Multwell-Platten.

Die DE 103 09 210 A1 offenbart einen Transportbehälter für Objektträger, der als Wanne mit einer inneren, umlaufenden Stufe, auf die der Objektträger vom Wannenboden beabstandet aufgelegt werden kann, ausgebildet ist.

Die DE 202 07 612 U1 und die WO 02/058850 A1 offenbaren ähnliche Vorrichtungen zur Halterung von Mikro-Arrays.

Die WO 01/32934 A2 offenbart einen Träger mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen zur Aufnahme von Mikro-Arrays, mit denen die Ausnehmungen zur Ausbildung von Hybrisisierungskammern verschließbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Reaktionsgefäß derart weiterzubilden, dass die Behandlung kleiner und/oder wechselnder Volumina mit hoher Präzision und auf kostengünstige und einfach zu handhabende Weise ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass weiter ein Deckeleinsatz mit wenigstens einem ebenen Zentralbereich umfasst ist und zwischen der Sollbruchlinie und der Umrandung ein die Reaktionsfläche rings umgebender Absatz zur Auflage des Deckeleinsatzes vorhanden ist, um durch Anordnung des Zentralbereichs des Deckeleinsatzes in parallelem, vorbestimmtem Abstand zu der Reaktionsfläche eine Reaktionskammer zu bilden.

In Abkehr von den vormalerweise üblichen Reaktionsgefäßen zur Behandlung kleiner Volumina, bei denen die Reaktionsfläche stets mit einem Träger in das Reaktionsgefäß einzulegen ist, wird bei der vorliegenden Erfindung die Reaktionsfläche als Teil des Reaktionsgefäßes selbst ausgebildet. Gleichzeitig wird durch die spezielle Gestaltung der Umrandung der Reaktionsfläche mit einem umlaufenden Absatz die Möglichkeit geschaffen, mittels eines Deckeleinsatzes eine Reaktionskammer kleinen Volumens zu realisieren.

Ohne Deckeleinsatz oder mit einem anders gestalteten Deckel lassen sich in dem gleichen Reaktionsgefäß auch Reaktionsschritte mit größeren Volumina realisieren. Dadurch wird es möglich, Arbeitsschritte, die beim Stand der Technik auf mehrere Reaktionsgefäße verteilt werden und die die Überführung eines biologischen Materials von einem Reaktionsgefäß in ein anderes erforderlich machen, in ein und demselben Reaktionsgefäß durchzuführen.

Da die Reaktionsfläche selbst Teil des Reaktionsgefäßes ist und der die Reaktionskammer begrenzende Deckeleinsatz nur in vorbestimmter Weise einsetzbar ist, können auch bei Serienuntersuchungen stets gleichbleibende Bedingungen (z.B. Reaktionskammervolumen) für jedes Einzelexperiment gewährleistet werden, ohne dass aufwendige Einstellungen im Einzelfall erforderlich würden.

Anstatt wie bisher mist üblich Mikro-Arrays, bestehend aus beschichteten oder strukturierte Trägern, zu verwenden, wird bei der vorliegenden Erfindung der Boden des Reaktionsgefäßes selbst im Bereich der Reaktionsfläche wunschgemäß funktionalisiert. Dies stellt für einen Beschichtungs- bzw. Strukturierungsdienstleister keinen zusätzlichen Aufwand im Vergleich zur Beschichtung einzelner Träger dar, erleichtert dem Benutzer jedoch die Verwendung wesentlich, da er die Transfers des Trägers in das und von dem Reaktionsgefäß vermeidet. Die Gestaltung der Reaktionsfläche, d.h. im Wesentlichen ihre Funktionalisierung, erfolgt vorzugsweise mittels formgebender, auftragender und/oder abtragender Verfahren. Als besonders günstig wird eine Funktionalisierung mittels Nanopatterning, z.B. durch eine Glow-Discharge-Verfahren, angesehen.

Günstigerweise weist der Deckeleinsatz einen Randbereich auf, der in Form und Größe mit der Umrandung korrespondiert, um eine passgenaue Positionierung des Deckeleinsatzes zu ermöglichen. Neben der exakten Positionierung hat diese Maßnahme den Vorteil, dass gleichzeitig eine Dichtwirkung zwischen Deckeleinsatz und Umrandung und somit eine Abdichtung der Reaktionskammer realisiert wird. Insbesondere, wenn die Umrandung einen sich nach oben öffnenden Bereich linearer Steigung aufweist, lässt sich ein entsprechend geformter Deckeleinsatz einfach und selbstzentrierend einführen.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, die zu untersuchende Flüssigkeit vor dem Einsetzen des Deckeleinsatzes auf die Reaktionsfläche zu geben. Häufig ist es jedoch günstiger, erst die geschlossene Reaktionskammer zu befüllen. Zu diesem Zweck ist bei einer besonders günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Deckeleinsatz in seinem Zentralbereich wenigstens einen Anschlussstutzen zum Anschluss einer Flüssigkeitsleitung aufweist. Noch günstiger können wenigstens zwei Anschlussstutzen vorhanden sein, wobei einer der Anschlussstutzen der Entlüftung oder Abfuhr überschüssiger Flüssigkeit dienen kann, wenn Flüssigkeit über den anderen Anschlussstutzen eingefüllt wird.

Wie oben erläutert, liegt ein Vorteil der Erfindung darin, dass durch die vorgebebene Abstimmung von Deckeleinsatz und Gefäßkörper stets standardisierte Bedingungen gegeben sind. Im Einzelfall kann es jedoch sein, dass der Benutzer ein größeres Kammervolumen realisieren möchte. Für diesen Fall ist bei einer Weiterbildung der Erfindung zur Festlegung des Abstandes zwischen dem Zentralbereich des Deckeleinsatzes und der Reaktionsfläche eine in ihrer Form auf den Absatz abgestimmte Einlage vorhanden. Eine derartige Einlage kann beispielsweise als Kunststoffstanzteil, beispielsweise aus Teflon, ausgeführt sein. Legt man eine solche Einlage vor Einsetzen des Deckeleinsatzes auf den die Reaktionsfläche umgebenden Absatz, wird der Abstand zwischen dem Zentralbereich des Deckeleinsatzes und der Reaktionsfläche um die Dicke der Einlage vergrößert.

Vorzugsweise weist der Randbereich des Deckeleinsatzes einen äußeren, im eingesetzten Zustand die Oberkante der Umrandung überkragenden Bereich auf. Vorzugsweise liegt dieser dabei auf der Oberkante auf. Günstigerweise überragt er sie geringfügig nach außen. Durch diese Maßnahmen wird einerseits die Abdichtung der Reaktionskammer verbessert und andererseits ein Greifen des Deckeleinsatzes beim Einsetzen oder Entfernen erleichtert. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Umrandung an wenigstens einer Außenfläche eine die Oberkante verjüngende Ausnehmung aufweist. Auf diese weise wird das Greifen des Deckeleinsatzes ebenfalls erleichtert, wobei auf einen Überstand des Deckeleinsatzes über die Umrandungskante verzichtet werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist sichergestellt, dass der Deckel nicht durch unbeabsichtigtes Hängenbleiben an Hindernissen abgehoben werden kann. Gleichzeitig finden jedoch auch automatisierte Greifer oder eine menschliche Hand leicht Ansatzpunkte zum sicheren Handhaben des Deckeleinsatzes.

Günstigerweise sind in dem Reaktionsgefäß eine Mehrzahl von Reaktionsflächen vorhanden und der Deckeleinsatz umfasst vorzugsweise eine der Mehrzahl von Reaktionsflächen entsprechende Mehrzahl von Zentralbereichen, die jeweils durch ihre Randbereiche voneinander getrennt sind. Auf diese Weise können mehrere Untersuchungen simultan in einem einzigen Reaktionsgefäß erfolgen. Zwar ist es auch möglich, bei einem Reaktionsgefäß mit mehreren Reaktionsflächen mehrere einzelne Deckeleinsätze zu verwenden. Es kann jedoch günstig sein, einen einzelnen entsprechend geformten und sämtlichen Reaktionsflächen abdeckenden Deckeleinsatz zu verwenden. Insbesondere bei der Durchführung von routinemäßigen Serien von Untersuchungen und bei automatisierter Untersuchung können hierdurch Arbeitsschritte und damit wertvolle Zeit und Kosten eingespart werden.

Günstigerweise umfasst der Gefäßkörper einen randständigen, äußeren Absatz zur Auflage einer sämtliche Reaktionsflächen überspannenden Schutzhaube. Eine solche Schutzhaube verhindert zuverlässig eine Verschmutzung des Deckeleinsatzes und insbesondere etwaiger Anschlussstutzen für Flüssigkeitsleitungen. Ist die Schutzhaube dichtend ausgebildet, ermöglicht sie auch Lagerung und Transport des erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes unter Beibehaltung steriler Bedingungen der Reaktionsflächen bzw. Anschlussstutzen.

Die zur Schaffung einer Sollbruchlinie vorgesehene Materialschwächung des Gefäßbodens ist vorzugsweise als geschlossen umlaufende Kerbe in der Unterseite des Gefäßbodens für jede Reaktionsfläche ausgebildet. Mit dieser Kerbe kann das Reaktionsgefäß positionsgenau auf korrespondierende Schneiden einer Stanzvorrichtung aufgesetzt werden. Die Kerbe weist vorzugsweise ein nach außen, d.h. nach unten sich verbreitendes Profil auf. Dies führt beim Aufsetzen auf eine korrespondierende Schneide zu einem Selbstzentrierungseffekt, so dass die Positionierung für den Benutzer einfach und dennoch hochgenau erfolgen kann.

Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes ermöglicht ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Behandlung biologischen Materials. Ein solches Verfahren umfasst erfindungsgemäß die Schritte:

– Bereitstellen eines Reaktionsgefäßes, umfassend einen Gefäßkörper mit einem Gefäßboden aus einem schneid- oder stanzbaren Material, der eine ebene, Reaktionsfläche aufweist, die rings von einer erhöhten Umrandung umgeben und biochemisch funktionalisiert ist, wobei der Gefäßboden innerhalb der Umrandung eine umlaufende Sollbruchlinie geschwächten Materials aufweist,
– Ausbilden einer Reaktionskammer durch Auflegen eines Deckeleinsatzes mit wenigstens einem ebenen Zentralbereich auf einen ebenen Absatz, der zwischen der Sollbruchlinie und der Umrandung der Reaktionsfläche angeordnet ist, so dass der Zentralbereich des Deckeleinsatzes in parallelem, vorbestimmtem Abstand zu der Reaktionsfläche angeordnet wird,
– Einbringen einer mutmaßlich eine mit der Reaktionsfläche wechselwirkende Substanz enthaltenden Flüssigkeit in die Reaktionskammer,
– Durchführen wenigstens einer Vermessung der Reaktionsfläche,
– Ausstanzen der Reaktionsfläche.

Unter Vermessung soll eine analytische Auswertung der behandelten Proben mit dem Fachmann bekannten Verfahren verstanden werden, wie beispielsweise mit mikroskopischen Auswertungen, mit Kamerasystemen zur Bildverarbeitung oder mit Scanner-Verfahren.

Man beachte, dass die Verfahrensschritte nicht notwendig in der beschriebenen Reihenfolge zu erfolgen haben. Insbesondere sind der Schritt des Ausbildens der Reaktionskammer durch Auflegen des Deckeleinsatzes und der Schritt des Einbringens der Flüssigkeit je nach spezieller Anwendung zeitlich austauschbar. Als besonders günstig wird ein Verfahren angesehen, bei dem zunächst der Deckeleinsatz aufgelegt wird und anschließend die Flüssigkeit über ein Anschlussstutzen im Zentralbereich des Deckeleinsatzes zugeführt und Gas und/oder überschüssige Flüssigkeit über einen zweiten Anschlussstutzen im Zentralbereich des Deckeleinsatzes abgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, zuerst eine definierte Menge Flüssigkeit auf die Reaktionsfläche zu geben und erst in einem nachfolgenden Schritt durch Auflegen des Deckeleinsatzes die Reaktionskammer zu schließen.

Ebenso sind der Schritt des Vermessens der Reaktionsfläche und der Schritt des Ausstanzens der Reaktionsfläche je nach Anwendung zeitlich austauschbar. So sind Anwendungen denkbar, bei denen das Ausstanzen der Reaktionsfläche als abschließender Schritt zu Archivierungszwecken erfolgt. Beispielsweise bei hochauflösenden, mikroskopischen Untersuchungsverfahren kann es jedoch notwendig sein, die Reaktionsfläche vor der Untersuchung aus der Reaktionskammer zu entfernen. In diesem Fall würde der Ausstanzschritt vor der Untersuchung erfolgen.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und des Reaktionsgefäßes besteht darin, dass die Vermessung der auf der ausgestanzten Reaktionsfläche befindlichen Probe häufig mit den bei den Anwendern (Kunden) vorhandenen unterschiedlichen Auswertesystemen erfolgen kann und somit keine Neuinvestitionen zur Anschaffung spezifischer Auswertesysteme erforderlich ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibungen und den Zeichnungen eines Ausführungsbeispiel. Es zeigen:
1: eine perspektivisch dargestellte Explosionsansicht eines Reaktionsgefäßes;
2: eine Draufsicht auf den Gefäßkörper eines Reaktionsgefäßes;
3: eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie III-III in 2
4: eine Seitenansicht gemäß Blickrichtung IV in 2;
5: eine vergrößerte Darstellung des in 3 mit V gekennzeichneten Bereichs;
6: eine perspektivische Darstellung eines einzelnen Deckeleinsatzes;
7: eine Schnittdarstellung entlang der zentralen Längsachse des Deckeleinsatzes von 6.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Reaktionsgefäßes. Das Reaktionsgefäß besteht im Wesentlichen aus einem Gefäßkörper 100, Deckeleinsätzen 200 und einer Schutzhaube 300. Die einzelnen Elemente sollen nachfolgend unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die übrigen 2 bis 7 detaillierter erläutert werden. Gleiche Komponenten in den Zeichnungen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Übersichtlichkeit halber sind mehrfach auftretende Komponenten in jeder Figur nur einmal mit einem Bezugszeichen versehen.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Gefäßkörper 100 vier einzelne, im Wesentlichen identische Kompartimente auf. Im Zentralbereich jedes Kompartiments bildet der Gefäßboden die Reaktionsfläche 110. Diese ist jeweils rings von einer erhöhten Umrandung 120 umgeben. Zwischen der Umrandung 120 und der Reaktionsfläche 110 ist erfindungsgemäß ein ebener, die Reaktionsfläche 110 umlaufender Absatz 114 vorhanden. Der Absatz liegt höher als die Reaktionsfläche 110 und tiefer als die Oberkante 122 der Umrandung 120. Typische Höhendifferenzen zwischen Reaktionsfläche 110 und Absatz 114 liegen im Bereich von 0,05 bis 1,5 mm, vorzugsweise bei etwa 0,1 mm.
Der Deckeleinsatz 200 (siehe insbesondere 6 und 7) ist in Form und Größe auf die Umrandung 120 abgestimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Umrandung 120 Flanken 124 mit linearen, sich nach außen öffnender Steigung auf. Entsprechend sind die Außenseiten 224 des Randbereichs 220 des Deckeleinsatzes 200 geformt. In der Endstellung, in der die Unterseite 214 des Randbereichs 220 des Deckeleinsatzes 200 auf dem Absatz 114 zu liegen kommt, liegen die Außenseiten 224 des Deckeleinsatzes 200 passgenau an den Flanken 124 an. Dies erzeugt eine erwünschte Dichtwirkung, wobei durch die Steigung ein einfaches Einsetzen des Deckeleinsatzes selbstzentrierend ermöglicht wird. Der Zentralbereich 210 des Deckeleinsatzes 200, der eben ausgebildet ist, bildet das Dach einer Reaktionskammer, die von der Reaktionsfläche 110 und dem Zentralbereich 210 des Deckeleinsatzes 200 begrenzt wird. Die inneren Flanken des Absatzes 114 bilden die seitliche Begrenzung der Reaktionskammer.
Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Deckeleinsatz 200 einen äußeren Kragen 222 auf, der im eingesetzten Zustand auf der Oberkante 122 der Umrandung 120 aufliegt. Bei einer Ausführungsform ragt der Kragen 222 wenigstens an den Schmalseiten des Deckeleinsatzes 200 über die Oberkante 122 der Umrandung 120 hinaus, um ein leichtes Greifens des Deckeleinsatzes 200 beim Einsetzen zu ermöglichen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind weiter Griffmulden 132 an den äußeren Schmalseiten 130 der einzelnen Kompartimente vorhanden. Im Bereich der Griffmulden 132 ist die Oberkante 122 der Umrandung 120 verjüngt, so dass der Kragen 222 wenigstens in diesem Bereich die Kante 122 nach außen überragt. Auf diese Weise wird ein sicheres Greifen ermöglicht, auch wenn der Kragen 122 im Übrigen die Kante 122 nicht überragt.
Im Zentralbereich 210 des Deckeleinsatzes 200 sind zwei Anschlussstutzen 240a und 240b vorhanden, um Flüssigkeitsleitungen anzuschließen. Der Begriff der Flüssigkeitsleitung ist hier weit zu verstehen und umfasst beispiele Schläuche, Rohre und andere Einfüllvorrichtungen, wie etwa Pipettenspitzen, Spritzen o.ä.. Günstigerweise sind die Anschlussstutzen 240a und 240b gemäß gängigen Standards geformt, um einen leichten Anschluss standardisierter Leitungen zu ermöglichen.
Insbesondere in 5 ist eine Kerbe 140 im Gefäßboden erkennbar, die die Reaktionsfläche 110 geschlossen umläuft. Die Kerbe weist ein dreieckiges, nach unten geöffnetes Profil auf. Sie dient als Sollbruchlinie zur Abtrennung der Reaktionsfläche 110 von dem Gefäßkörper 100. Hierzu kann der gesamte Gefäßkörper auf eine entsprechend der Sollbruchlinie geformte Schneide einer Stanzvorrichtung aufgesetzt werden. Durch die dreieckige Profilform kann dieses Einsetzen leicht und wegen des Selbstzentrierungseffektes dennoch positionsgenau erfolgen. Beaufschlagung des Reaktionsgefäßes 100 mit einem gegen die Schneide gerichteten Druck führt zum Ausstanzen der Reaktionsflächen 110, die dann gemäß der konkreten Anwendung weiterbehandelt werden können.
Zum geschützten Transport und zur geschützten Lagerung ist bei der dargestellten Ausführungsform weiter eine Schutzhaube 300 vorhanden, die auf das Gefäßgehäuse 100 aufgesetzt werden kann. Die Schutzhaube 300 ruht im aufgesetzten Zustand auf einem die Außenwandung des Gefäßkörpers 100 umlaufenden Absatz 134. Die Schutzhaube 300 kann mit oder ohne eingesetzte Deckeleinsätze 200 verwendet werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Deckeleinsätze als separate Einheiten für jedes Kompartiment ausgebildet. Mehrere solcher Deckeleinheiten können jedoch auch zu einem mehrere Kompartimente überspannenden Mehrfachdeckel verbunden sein. Die perspektivische Darstellung von 1 gibt eine Vorstellung, wie ein solcher Mehrfachdeckel aussehen könnte.

Claims

Reaktionsgefäß, umfassend einen Gefäßkörper (100) mit einem einteilig ausgebildeten Gefäßboden aus einem schneid- oder stanzbaren Material, der wenigstens eine ebene Reaktionsfläche (110) aufweist, die rings von einer erhöhten Umrandung (120) umgeben ist, wobei der Gefäßboden innerhalb der Umrandung (120) eine umlaufende Sollbruchlinie (140) geschwächten Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass weiter ein Deckeleinsatz (200) mit wenigstens einem ebenen Zentralbereich (210) umfasst ist und zwischen der Sollbruchlinie (140) und einer inneren Flanke (124) der Umrandung (120) ein die Reaktionsfläche (110), die eine biochemisch relevante Beschichtung und/der Struktur aufweist, rings umgebender Absatz (114) zur Auflage des Deckeleinsatzes (200) vorhanden ist, um durch Anordnung des Zentralbereichs (210) des Deckeleinsatzes (200) in parallelem, vorbestimmtem Abstand zu der Reaktionsfläche (110) eine Reaktionskammer zu bilden.
Reaktionsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt der Reaktionsfläche Ergebnis eines formgebenden und/oder eines auftragenden und/oder eines abtragenden Verfahrens ist.
Reaktionsgefäß nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsfläche mittels eines Nanopatterning-Verfahrens funktionalisiert ist.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Deckeleinsatz (200) einen seinen Zentralbereich (210) umgebenden Randbereich (220) aufweist, der in Form und Größe mit der Umrandung (120) der Reaktionsfläche (110) korrespondiert, um eine passgenaue Positionierung des Deckeleinsatzes (200) zu ermöglichen.
Reaktionsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandung (120) der Reaktionsfläche (110) einen sich nach oben öffnenden Bereich linearer Steigung (124) aufweist.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Deckeleinsatz (200) in seinem Zentralbereich (210) wenigstens einen Anschlussstutzen (240a; 240b) zum Anschluss einer Flüssigkeitsleitung aufweist.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung des Abstandes zwischen dem Zentralbereich (210) des Deckeleinsatzes (200) und der Reaktionsfläche (110) eine in ihrer Form auf den Absatz (114) abgestimmte Einlage vorhanden ist.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (220) des Deckeleinsatzes (200) einen äußeren, im eingesetzten Zustand die Oberkante (122) der Umrandung (120) überkragenden Bereich (222) aufweist.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Reaktionsflächen (110) vorhanden ist und der Deckeleinsatz (200) eine der Mehrzahl von Reaktionsflächen (110) entsprechende Mehrzahl von Zentralbereichen (210) umfasst, die jeweils durch ihre Randbereiche (220) voneinander getrennt sind.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Gefäßkörper (100) einen randständigen, äußeren Absatz (134) zur Auflage einer sämtliche Reaktionsflächen überspannenden Schutzhaube (300) aufweist.
Reaktionsgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschwächung des Gefäßbodens als geschlossen umlaufende Kerbe (140) in der Unterseite des Gefäßbodens ausgebildet ist.
Reaktionsgefäß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (140) ein sich nach außen verbreiterndes Profil aufweist.
Verfahren zur Behandlung biologischen Materials, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Reaktionsgefäßes, umfassend einen Gefäßkörper (100) mit einem einteilig ausgebildeten Gefäßboden aus einem schneid- oder stanzbaren Material, der eine ebene, Reaktionsfläche (110) mit einer biochemisch relevanten Beschichtung und/oder Struktur aufweist, die rings von einer erhöhten Umrandung (120) umgeben und biochemisch funktionalisiert ist, wobei der Gefäßboden innerhalb der Umrandung (120) eine umlaufende Sollbruchlinie (140) geschwächten Materials aufweist, – Ausbilden einer Reaktionskammer durch Auflegen eines Deckeleinsatzes (200) mit wenigstens einem ebnen Zentralbereich (210) auf einen ebenen Absatz (114), der zwischen der Sollbruchlinie (140) und einer inneren Flanke (124) der Umrandung (120) der Reaktionsfläche (110) angeordnet ist, so dass der Zentralbereich (210) des Deckeleinsatzes (200) in parallelem, vorbestimmtem Abstand zu der Reaktionsfläche (110) angeordnet wird, – vor oder nach dem Schritt des Ausbildens der Reaktionskammer: Einbringen einer mutmaßlich eine mit der Reaktionsfläche (110) wechselwirkende Substanz enthaltenden Flüssigkeit in die Reaktionskammer, – Durchführen wenigstens einer Vermessung der Reaktionsfläche (110), – vor oder nach dem Vermessungsschritt: Ausstanzen der Reaktionsfläche (110).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit der Reaktionskammer über einen Anschlussstutzen (240a; 240b) im Zentralbereich (210) des Deckeleinsatzes (200) zugeführt und Gas und/oder überschüssige Flüssigkeit über einen zweiten Anschlussstutzen (240b; 240a) im Zentralbereich (210) des Deckeleinsatzes (200) abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schritt des Ausstanzens der Reaktionsfläche (110) ein Positionieren des Reaktionsgefäßes auf einem Stanzmesser vorangeht, wobei das Stanzmesser in eine geschlossen umlaufende Kerbe (140) in der Unterseite des Gefäßbodens eingreift.