-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Mikroarray-Vorrichtung, umfassend
ein nicht-poröses
Trägersubstrat
mit einer darauf angeordneten, porösen Schicht, die so strukturiert
ist, dass sie Aufnahmebereiche einer verminderten Schichtdicke zur
Aufnahme biologischen Probenmaterials aufweist, die jeweils vollumfänglich von
einer Ringwand aus einem zusammenhängenden, porösen Bereich
einer größeren Schichtdicke
umgeben sind.
-
Die
Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zum Präparieren
eines Probenträgers
zur Untersuchung biologischen Materials.
-
Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
ist bekannt aus der
US
2004/0022691 A1 . Diese offenbart einen Mikroreaktor mit
einem porösen
Körper,
der gebildet ist aus einer Schicht aus Polystyren-Schaum mit einer
Porengröße von ca.
60 μm, einer
Porenwanddicke von 0,7 μm
und Porenfenstern von ca. 30 μm
Größe. Der
Schaumkörper
weist an seiner Oberfläche
eine undurchlässige
Haut aus fest miteinander verschweißten Zellen auf. Die Dicke
dieser undurchlässigen
Haut wird mit etwa 600 μm
angegeben. Die Dicke des Schaumkörpers
entspricht einem Vielfachen der Hautdicke.
-
Die
WO 2004/113492 A1 offenbart
eine als Gel-Träger
ausgebildete Strukturschicht, in die als Struktur eine Matrix aus
Vertiefungen eingeprägt
ist. Die einzelnen Vertiefungen dienen der Aufnahme biologischen
Materials, insbesondere Zellen, die in den Vertiefungen vereinzelt
werden können.
In einem nachfolgenden Präparationsschritt
wird die Matrix mit einer weiteren Gelschicht bedeckt, um die vereinzelten
Zellen allseitig zu kapseln. Die Gelkapselung unterbindet den Flüssigkeitsaustausch
zwischen den Zellen weitestgehend, sodass einzelne Zellen anhand
ihrer Ausscheidungen, die nicht bis zu den benachbarten Zellen vordringen,
identifiziert werden können.
-
Die
WO 03/049851 A2 offenbart
eine Mikroarray-Vorrichtung, die aus einem Trägersubstrat aus Glas oder PVC
besteht und die Form und Größe üblicher
Objektträger
hat. Auf dieses nicht-poröse Trägersubstrat
ist eine mikroporöse
Polymermembranschicht auflaminiert. Die Membranschicht wird mittels
einer Auswahl von Techniken derart strukturiert, dass voneinander
getrennte Zonen aus einem porösen
Material und nicht-poröse
Bereiche bzw. Bereiche mit verminderter Porösität entstehen. Diese nicht-porösen oder
vermindert porösen
Bereiche werden insbesondere durch Abfräsen, Wegätzen, Pressen, Schmelzen oder
Wegbrennen mittels Laser- oder
Photolithographietechniken des porösen Membranmaterials geschaffen.
Es entsteht ein Muster aus offenen Kanälen, die isolierte, poröse Aufnahmebereiche
der ursprünglichen
Membranschichtdicke voneinander trennen. Die Tiefe der Kanäle kann der
Membranschichtdicke entsprechen, so dass die Membran im Bereich
der Kanäle
bis auf das Trägersubstrat
entfernt ist, oder kann weniger tief ausgebildet sein, so dass auch
der Boden der Kanäle
mit einer dünnen
porösen
Schicht bedeckt ist. Bei der Untersuchung biologischen Materials
wird eine zu untersuchende Flüssigkeit
auf die hochstehenden, schwammartigen, isolierten Aufnahmebereiche
aufgetropft. In einem oder mehreren weiteren Spotting-Schritten
können
zusätzliche
Reaktionsflüssigkeiten
auf ausgewählte
Aufnahmebereiche aufgetropft werden. In einem anschließenden Untersuchungsschritt
können
die Reaktionen der aufgetropften Flüssigkeiten miteinander beobachtet
werden, wobei die räumliche
Anordnung der isolierten Aufnahmebereiche zur simultanen Untersuchung
und Zuordnung einer Vielzahl von Reaktionen verwendet werden kann.
Diese bekannte Vorrichtung hat gegenüber anderen Mikroarrays, bei
denen die Reaktionsflüssigkeiten
unmittelbar auf nicht-porösen
Trägermaterial
aufgebracht werden, den Vorteil, dass durch die Schwammwirkung der
Aufnahmebereiche eine höhere
Wirkstoffkonzentration an den Beobachtungspunkten und somit eine
bessere Beobachtbarkeit der ablaufenden Reaktion erlaubt wird. Nachteilig
bei der bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass sie zur Untersuchung
lebender Zellen nicht geeignet ist. Auf die Aufnahmebereiche aufgebrachte,
lebende Zellen würden
in Ermangelung ausreichender Versorgungsmöglichkeiten mit Nährmedium
schnell absterben.
-
Für die Untersuchung
lebender Zellen werden daher üblicherweise
sogenannte Multi-Well-Platten verwendet, die typischerweise aus
nicht-porösem Kunststoffmaterial
hergestellt werden und eine Vielzahl von strukturiert geordneten
Ausnehmungen, sogenannte Wells oder Töpfchen aufweisen. Nachteilig bei
den bekannten Multi-Well-Platten sind jedoch die Miniaturisierungsgrenzen,
die durch die Limitierungen der Kunststoff-Spritzgusstechniken vorgegeben sind.
Ein hoher Miniaturisierungsgrad ist jedoch erwünscht, da hierdurch zum einen
der Bedarf an Probenmaterial reduziert werden kann und zum anderen die
Anzahl unterschiedlicher Reaktionen, die gleichzeitig beobachtet
werden können,
erhöht
wird.
-
Aus
der
DE 198 25 909
C1 ist eine Multi-Well-Platte mit einzeln austauschbaren
Wells in Form von in allen Wandungsbereichen porösen Formkörpern bekannt.
-
Die
DE 101 63 514 A1 offenbart
ein Speichersystem für
Nukleinsäure-Proben
mit einer segmentierten Polymermatrix auf einem Träger, wobei die
Polymermatrix porös
ist und eine solche Porengröße aufweist,
dass sie die Moleküle
der Nukleinsäure-Proben
vollständig
aufzunehmen vermag.
-
Aus
der
US 2004/0058437
A1 ist ein Reaktionsgefäß mit in
ein Substrat eingelassenen Vertiefungen bekannt, die mit einer porösen Membran
einheitlicher Dicke ausgekleidet und/oder abgedeckt sind sind. Durch
die Membran, die sich insbesondere durch ihre Gaspermeabilität auszeichnet,
kann Gas zwischen jeder z. B. biologische Zellen enthaltenden Vertiefung
und ihrer Umgebung ausgetauscht werden, wobei jedoch eine Stoffaustausch
zwischen den Vertiefungen, d. h. eine Kommunikation zwischen den
enthaltenen Zellen, zuverlässig
unterbunden wird.
-
Aus
der
US 2001/0055765
A1 und der
WO 2004/017376
A2 ist die Belegung einer Mikroarray-Vorrichtung mit Proben
mittels positionsgenauer Spotting-Anlagen bekannt. Hierbei wird
stets eine existierende Well-Struktur bereitgestellt. Zweck der Spotting-Anlage
ist die Belegung der Wells mit Proben.
-
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikroarray-Vorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die zur Untersuchung lebender Zellen verwendbar ist.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Präparationsverfahren
für eine
Mikroarray-Vorrichtung zur Untersuchung lebender Zellen zur Verfügung zu
stellen.
-
Die
erstgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes
von Anspruch 1 dadurch gelöst,
dass die poröse
Schicht als eine mikroporöse
Polymermembranschicht mit einer Porengröße von 0,1 bis 20 Mikrometer
und im Bereich der Ringwände
einer Schichtdicke von 10 bis 200 Mikrometer ausgebildet ist.
-
In
völliger
Umkehrung der bekannten Anordnung dienen bei der vorliegenden Erfindung
nicht die Bereiche großer
Schichtdicke sondern vielmehr die Bereiche verminderter Schichtdicke
als Aufnahmebereiche für
das biologische Material, d. h. insbesondere für lebende Zellen. Die Membranschicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist somit durch Wells oder Töpfchen
strukturiert, die voneinander durch hochstehende Bereiche porösen Materials
getrennt sind. Der Begriff der „Ringwand”, die jeden Well vollumfänglich umgibt,
ist hierbei weit zu verstehen und umfasst nicht nur radialsymmetrische
Strukturen sondern auch Umfassungen von Wells beliebiger Form, beispielsweise
quadratisch, dreieckig, polygonal etc.
-
Dadurch
kombiniert die vorliegende Erfindung in besonders vorteilhafter
Weise die Vorzüge zuvor
erläuterter,
bekannter Vorrichtungen. So werden die lebenden Zellen geschützt in Wells
angeordnet; anders als bei der bekannten Multi-Well-Platten aus nicht-porösem Kunststoff
sind die erfindungsgemäßen Wells
jedoch durch poröses
Material voneinander getrennt. Dies hat mehrere Vorteile: Erstens wird
beim Eintrag lebender Zellen in die Wells überschüssige Pufferlösung durch
die porösen
Ringwände
abgeführt,
so dass sich die Zellen besonders leicht am Boden oder den Wänden des
Wells absetzen und anhaften. Zweitens wird die Nährstoffversorgung der Zellen
vereinfacht, da nicht jeder Well einzeln mittels einer Pipette versorgt
werden muss sondern über
die Kapillarwirkung des die Wells trennenden, porösen Materials
eine einfache, gleichzeitige Versorgung aller Wells gewährleistet
wird. Dies erleichtert auch den Medienaustausch in den Wells, beispielsweise
bei gezieltem Wechsel eines auf die Zellen einwirkenden Wirkstoffs.
Drittens sind die durch poröses
Material miteinander verbundenen Wells in der Lage, miteinander
zu „kommunizieren”. Bei geeigneter
Wahl der Porengrößen der
die Wells umgebenden Ringwände
kann ein Wandern der Zellen aus den Wells zuverlässig unterbunden werden, wohingegen
ein Flüssigkeits-
und Botenstoffaustausch (z. B. Proteine) möglich bleibt. Diese „Kommunikation” ist für viele
Zellarten, insbesondere Gewebezellarten von großer Bedeutung.
-
Trotz
dieser Vorzüge
ist die erfindungsgemäße Mikroarray-Vorrichtung nicht
den Miniaturisierungsbeschränkungen üblicher
Multi-Well-Platten unterworfen. Vielmehr können die aus der
WO 03/049851 A2 bekannten
Mikrostrukturierungstechniken angewendet werden. Dies sind insbesondere das
Wegbrennen von porösem
Material mittels Laser- oder Photolithographietechniken, das gezielte chemische
Wegätzen
porösen
Materials durch geeignete Zersetzungsflüssigkeiten oder mechanische und/oder
thermische Verfahren.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die verminderte Schichtdicke der Aufnahmebereiche, d.
h. die Schichtdicke des Bodens der Wells, gleich Null. Dies bedeutet,
das poröse
Membranmaterial wird im Bereich der Wells vollständig entfernt, so dass der
Well-Boden von dem nicht-porösen
Trägersubstrat
gebildet wird. Dies ist besonders günstig, wenn der Boden etwa
zur Anhaftung von Zellen besonders beschichtet ist. Alternativ ist
es jedoch auch möglich,
bei der Ausbildung der Wells eine dünne poröse Schicht im Inneren der Aufnahmebereiche
stehen zu lassen. Diese Variante hat den Vorteil, dass eine Flüssigmedienversorgung
der in die Wells eingebrachten Zellen auch über den Well-Boden erfolgen
und somit effizienter gestaltet werden kann.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass eine Mehrzahl von Ringwänden über stegförmige, poröse Bereiche zweiter
Schichtdicke miteinander und/oder mit weiteren porösen Elementen
verbunden sind. Dies bedeutet eine komplexere Strukturierung der
Mikroarray-Vorrichtung,
wobei nicht einfach Wells in eine geschlossene Membranschicht eingebracht
werden, sondern um jeden Well eine Ringwand definierter Dicke und
mit definierten Kommunikationswegen aus Stegen, ähnlich den Ringwänden selbst,
zu benachbarten Ringwänden
bzw. Wells ausgebildet wird.
-
Bei
einer noch komplexeren Strukturierung kann vorgesehen sein, dass
die gemusterte Membranschicht eine Mehrzahl unzusammenhängender Zonen
aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Aufnahmebereichen mit diese
umgebenden Ringwänden
enthalten. Diese Zonen können
vorteilhafterweise über
stegförmige,
poröse
Bereiche zweiter Schichtdicke miteinander und/oder mit weiteren
porösen
Elementen verbunden sein. Dies bedeutet, dass in Zonen zusammengefasste
Gruppen von Wells mit diese jeweils umgebenden Ringwänden auf dem
Trägersubstrat
angeordnet sind. Die Wells einer gemeinsamen Gruppe können untereinander
und ggf. als Gruppe mit den Wells einer benachbarten, verbundenen
Gruppe kommunizieren. Auf diese Weise können unterschiedliche Grade
von Kommunikation zwischen Wells realisiert werden.
-
Die
Verbindung der Zonen untereinander und/oder mit weiteren porösen Elementen
kann alternativ oder zusätzlich
zu der oben erläuterten
Variante auch über
Kanäle
in dem Trägersubstrat
erfolgen. Insbesondere in das Trägersubstrat
eingearbeitete Mikrofluidik-Kanäle
können
hierzu mit Vorteil eingesetzt werden. Selbstverständlich ist
es auch möglich, die
einzelnen Wells untereinander mit der derartigen Mikrofluidik-Kanälen zu verbinden.
-
Die
oben als „weitere
poröse
Elemente” bezeichneten
Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
unterschiedliche Ausprägungen haben.
Bei einer besonders günstigen
Ausführungsform
sind sie als im Vergleich zu den Aufnahmebereichen, d. h. in den
Wells, großflächige Flüssigkeitsreservoirs
ausgebildet. Diese erfüllen
eine „Schwammfunktion”. Sie können beispielsweise
auf dem Trägersubstrat
aufgebracht und in Flüssigkeit
leitender Weise mit der Membranschicht verbunden sein bzw. selbst
ein Teil der Membranschicht sein. Auf die Flüssigkeitsreservoirs im Überschuss
aufgebrachte Lösung,
beispielsweise ein flüssiges
Nährmedium,
wird durch die Kapillarkraft der Ringwände und der diese verbindenden
porösen
Bereiche zu den einzelnen Wells gezogen, so dass die dort abgesetzten
Zellen mit dem Medium versorgt werden können. Bei einer besonders günstigen
Ausführungsform
sind mehrere derartige Flüssigkeitsreservoirs,
vorzugsweise mit unterschiedlicher Kapillarität, vorgesehen, so dass die
Flüssigkeit
aus einem ersten Reservoir mit geringer Kapillarität durch
den Bereich der Wells hindurch zu dem zweiten Reservoir mit hoher
Kapillarität
gesaugt wird. Dies entspricht einer mehr oder weniger kontinuierlichen
Perfusion der in den Wells abgesetzten Zellen. Zur dauerhaften Aufrechterhaltung
dieses Flüssigkeitsstroms
kann das eine Flüssigkeitsreservoir
kontinuierlich mit einem Flüssigkeitsüberschuss versorgt
werden, wohingegen Flüssigkeit
aus dem zweiten Reservoir abgesaugt oder durch Trocknung entfernt
wird. Alternativ oder zusätzlich
kann die Flüssigkeitsströmung durch
extreme Kräfte,
wie etwa im Rahmen eines Zentrifugierschritts, unterstützt werden.
-
Bei
der Membranschicht handelt es sich vorteilhafterweise um eine mikroporöse Polymermembran,
die beispielsweise durch Aufbringen einer Polymer-Gießlösung auf
das Trägersubstrat
und durch Ausbilden der Membran aus der Gießlösung im Verdunstungsverfahren
oder Fällbadverfahren
erzeugt wird. Vorteilhafterweise ist die Membran auf Basis von Polyamiden,
Polyvinylidenfluorid, Polyethersulfonen, Polysulfonen, Polycarbonaten,
Polypropylen, Zelluloseacetat, Zellulosenitrat oder regenerierter Zellulose
mit chemisch modifizierter Oberfläche oder Gemischen ausgebildet.
Alternativ kann die Membranschicht auch separat hergestellt und
auf das Trägersubstrat
mit herkömmlichen
Techniken auflaminiert werden. Auch ist es möglich, die Membranschicht als
eine Verbundschicht auszubilden, die aus mehreren Membranlagen unterschiedlicher
Porosität und/oder
Musterung aufgebaut ist. Auch können
sich die einzelnen Membranlagen in Ihrer Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische, thermische oder chemische Bearbeitung unterscheiden,
so dass der Prozess des Herausarbeitens der Wells mit definierten Bodendicken
erleichtert wird, etwa weil eine bestimmte Schichtdicke aufgrund
der Widerstandsfähigkeit
einer besonderen Membranlage nicht unterschritten werden kann.
-
Die
Dicke der Membran beträgt
bevorzugt etwa 10–200 μm, besonderes
bevorzugt etwa 60–140 μm. Sie weist
günstigerweise
eine Porengröße von etwa
0,1–20 μm, besonders
bevorzugt etwa 0,45–8 μm.
-
Die
Größe der Wells
liegt bevorzugt im Bereich von etwa 20 × 20 μm bis zu etwa 1 × 1 mm,
wobei die porösen
Ringwände
bevorzugt eine Stärke von
etwa 10 μm
bis zu einigen mm haben können.
-
Die
oben zweitgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen
von Anspruch 10 gelöst, nämlich durch
ein Verfahren zum Präparieren
eines Probenträgers
zur Untersuchung biologischen Materials, wobei der Probenträger eine
mikroporöse
Polymermembranschicht aufweist, die auf einem nicht-porösen Trägersubstrat
angeordnet ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- – Aufbringen
eines Musters aus Flüssigkeitspunkten
aus einer die Membranschicht zersetzenden Flüssigkeit auf der Membranschicht
mittels einer Spotting-Anlage,
- – Speichern
der räumlichen
Koordinaten des Musters durch die Spotting-Anlage zum Zwecke eines weiteren
Ansteuerns des Musters,
- – Erneutes
Anfahren desselben Musters und Aufbringen, mittels derselben Spotting-Anlage,
desselben Musters aus einer biologische Zellen enthaltenden Flüssigkeit
auf der Membranschicht.
-
Dies
bedeutet, dass die Well-Struktur der erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung
erst kurz vor dem Einbringen der Zellen in die Wells erfolgt. Dies
ist insbesondere günstig,
als die verwendete Spotting-Vorrichtung nicht in der Lage sein muss,
das Well-Muster zu erkennen; vielmehr ist es ausreichend, wenn sie
nacheinander mehrfach dasselbe Muster anfahren kann. So werden z.
B. in einem ersten Verfahrensschritt Wells durch chemische Zersetzung
erzeugt und in einem anschließenden
Schritt die lebenden Zellen in die zuvor erzeugten Wells eingebracht.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung ist zwischen
den genannten Schritten ein Waschschritt vorgesehen, bei dem die
zersetzende Lösung
aus der verbliebenden Membranschicht ausgewaschen wird, um eine
weitere Zersetzung zu verhindern sowie um Schädigungen der Zellen durch die möglicherweise
toxische Zersetzungslösung
zu vermeiden. Dieser Schritt ist nicht notwendig, wenn ein Verfahren
gewählt
wird, welches keine Nebenprodukte in der Struktur hinterlässt.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden,
speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen.
-
Es
zeigen:
-
1:
eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Erfindung,
-
2:
eine schematische Schnittansicht gem. der Schnittlinie II-II in 1,
-
3:
eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform
der Erfindung,
-
4:
eine schematische Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform
der Erfindung und
-
5:
eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer vierten
Ausführungsform
der Erfindung.
-
1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Mikroarray-Vorrichtung 10.
Die Vorrichtung 10 basiert auf einem nicht-porösen Trägersubstrat 12,
das beispielsweise aus Glas oder Kunststoff gefertigt sein kann
und vorzugsweise die Dimensionen eines herkömmlichen Objektträgers hat.
Die Dimensionen des Trägersubstrates
sind jedoch nicht erfindungsrelevant und können an die jeweiligen Erfordernisse
der speziellen Anwendung angepasst werden. In einem seitlichen Bereich
des Trägersubstrates 12 ist
ein Beschriftungsfeld 14 vorgesehen, das beispielsweise
als eine aufgeklebte, beschreibbare Folie oder ein aufgerauter Oberflächenteil
des Trägers
sein kann. Im zentralen Bereich des Trägersubstrates 12 ist
eine Membranschicht 16 aufgebracht. Die Membranschicht
kann beispielsweise aufgeklebt, auflaminiert, aufgeschweißt oder
andere Weise mit dem Trägersubstrat 12 verbunden
sein. Die spezielle Art und Weise der Verbindung ist nicht erfindungsrelevant
und kann unter Berücksichtigung
der speziellen Erfordernisse der verwendeten Materialien angepasst
werden. Die Membranschicht 16 ist vorzugsweise eine mikroporöse Polymermembranschicht. Die
Membranschicht 16 ist gemustert in Wells oder Töpfchen 18 und
diese voneinander trennende Wandbereichen 20. Die Wandbereiche 20 umgeben die
Wells 18 jeweils vollumfänglich. Diese Struktur ist in
der Querschnittszeichnung von 2 deutlicher erkennbar.
Bei der speziellen, in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform,
sind die Wells 18 quadratisch geformt und erstrecken sich
in ihrer Tiefe nicht bis auf das Trägersubstrat 12. Vielmehr wird
der Boden jedes Wells 18 von einer dünnen Restschicht der Membran
gebildet. Bei einer anderen Ausführungsform
der Erfindung können
die Wells auch tiefer gestaltet werden, d. h. bis auf das nicht-poröse Trägersubstrat
durchgehen oder durch eine Schicht gleicher Porengröße von einer
2. Schicht anderer, z. B. größerer Porengröße vom Trägersubstrat
getrennt sein.
-
Werden
in die erfindungsgemäßen Wells
lebende Zellen in einer Pufferlösung
beispielsweise mittels einer Pipette oder einer speziellen Spotting-Anlage
eingebracht, kann das überschüssige Puffermedium
leicht durch die porösen
Wände bzw. den
porösen
Boden abfließen
und die Zellen können sich
leicht an Wänden
und Boden anheften. Dies ist insbesondere auch dann vorteilhaft,
wenn eine vordefinierte Anzahl lebender Zellen in jeden Well eingebracht
werden soll. In diesem Fall müssen
die Zellen, um automatisch von einem Zellsortierer gezählt werden
zu können,
in sehr geringer Konzentration in der Pufferlösung vorliegen. Durch die Möglichkeit
des Abfließens überschüssigen Puffermediums
ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mikroarray-Vorrichtung möglich, trotz
großen
Flüssigkeitsüberschusses
gleiche Anzahlen von Zellen unter gleichen Bedingungen in die einzelnen
Wells einzubringen.
-
3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Elemente der
Vorrichtung bezeichnen. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist hier die Membranschicht in eine Mehrzahl von Zonen 16a–h unterteilt,
die jeweils Wells 18 und diese umgebende Ringwände 20 aufweisen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Wells 18 rund ausgebildet. Es sei jedoch nochmals
ausdrücklich
daraufhingewiesen, dass die spezielle Form der Wells nicht erfindungsrelevant
ist.
-
4 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wobei wiederum gleiche Bezugszeichen gleichartige
Elemente der Vorrichtung bezeichnen. Auch hier ist die Membranschicht
in eine Mehrzahl von Zonen 16a–f eingeteilt, die jedoch im
Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel
von 3 paarweise in Flüssigkeit austauschender Verbindung
stehen. Diese Verbindung erfolgt durch Mikrofluidik-Kanäle 22, 24, 26,
die in den nicht-porösen Träger 12 eingearbeitet
sind. Sie können
beispielsweise in den Träger
eingeschliffen, gefräst,
geätzt, gebrannt
oder auf sonstige Weise eingearbeitet sein. Die Mikrofluidik-Kanäle 22, 24, 26 können offen
oder geschlossen gestaltet sein, müssen jedoch im Bereich der
Zonen 16a–f
mit der dortigen porösen
Membranschicht in Flüssigkeit
austauschender Weise Wechselwirken können. Bei der dargestellten
Ausführungsform verbindet
Kanal 22 die Zonen 16a und 16b, Kanal 24 verbindet
die Zonen 16c und 16d und Kanal 26 verbindet
die Zonen 16e und 16f. Bei der gezeigten Ausführungsform
gehen die Kanäle 22, 24, 26 jedoch über die
Zonen 16a–f
hinaus und schließen poröse Flüssigkeitsreservoirs 28 und 30, 32, 34 mit an.
Vorzugsweise ist das Flüssigkeitsreservoir 28 aus
einem Material besonders großer
Kapillarkraft gebildet, so dass sich ein Flüssigkeitsstrom von den Reservoirs 30, 32,
bzw. 34 über
die Zonen 16a und 16b, 16c und 16d bzw. 16e und 16f hin
zum Reservoir 28 ausbildet. Die Flüssigkeitsreservoirs 30, 32, 34 können z.
B. mit unterschiedlichen Wirkstofflösungen beladen werden, die
sich aufgrund der großen Kapillarkraft
des Reservoirs 28 durch die jeweiligen Zonen 16a–f, in deren
Wells beispielsweise lebende Zellen vorliegen, hin zum Reservoir 28 strömen. Auf diese
Weise können
im Rahmen der Strömungsgeschwindigkeit
die Effekte der verschiedenen Wirklösungen auf die Zellen simultan
beobachtet werden.
-
5 schließlich zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, bei der zwei Wells 18a und 18b,
die von porösen
Ringwänden 20a und 20b umgeben
sind, über
eine poröse
Stegleitung 36 miteinander und mit porösen Flüssigkeitsreservoirs 28 und 30 verbunden
sind. Die Wirkung dieser Ausführungsform
ist vergleichbar mit der oben im Zusammenhang mit 4 beschriebenen,
wobei jedoch die Flüssigkeitsleitung
nicht über
Mikrofluidik-Kanäle
im Trägersubstrat
sondern über
Stege aus dem porösen
Membranmaterial, aus dem auch die Ringwände 20a und 20b bestehen,
gebildet sind.
-
Natürlich sind
die in den Figuren dargestellten und in der speziellen Beschreibung
erläuterten Ausführungsformen
lediglich illustrative Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung. Varianten und Kombinationen der gezeigten
Beispiele stehen dem Fachmann im Lichte der obigen Erläuterung
offen. So ist es beispielsweise in Kombination der Ausführungsbeispiele
von 4 und 5 möglich, auch Zonen über Stegleitungen
und/oder einzelne Wells über
Mikrofluidik-Kanäle
zu verbinden. Auch bezüglich
der Materialwahl steht dem Fachmann ein breites Spektrum zur Verfügung, aus
dem er angesichts der speziellen Erfordernisse seiner konkreten Anwendung
wählen
kann. So können
beispielsweise optische Eigenschaften wie Transparenz, Autofluoreszenz,
Farbgebung etc. der Membran in Abhängigkeit von dem speziell gewählten Untersuchungsverfahren
gewählt
werden.