DE102006049135A1

DE102006049135A1 - Magnetseparator für kontinuierliche analytische Messungen im Mikroplattenfotometer

Info

Publication number: DE102006049135A1
Application number: DE200610049135
Authority: DE
Inventors: Carsten Rupprath; Lothar Elling
Original assignee: Rupprath Carsten Dipl-Chem
Current assignee: ELLING, LOTHAR, PROF. DR., 52066 AACHEN, DE; Rupprath Carsten Dipl-Chem 76275 Ettlinge De
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Proteine (z. B. Enzyme oder Antikörper) können hochspezifisch und schnell mit speziellen Magnet-Partikeln (z. B. von Qiagen GmbH) immobilisiert und aufgereinigt werden. Hierzu werden im 96-Well Maßstab so genannte Magnet-Separatoren (siehe Anlage Stand der Technik) verwendet. Diese haben den großen Nachteil, nur außerhalb von Mikroplattenfotometern verwendet werden zu können, was z. B. enzymatische Fotometermessungen auf reine diskontinuierliche Punktmessungen beschränkt, mit sehr viel Pipettierarbeit verbunden ist und damit Fehlerquellen enthält. Der neu entwickelte Magnetseparator (MS) kann im Fotometer verwendet werden, was durch seinen offenen Boder unter jedem Well auch die kontinuierliche Messung der immobilisierten Enzyme im Fotometer erlaubt. Damit werden kontinuierliche Messungen von immobilisierten Proteinen direkt im Fotometer, z. B. die direkte Aufnahme von Kinetiken von immobilisierten Enzymen, möglich. Durch das Einsetzen des MS im Fotometer wird gegenüber kommerziell erhältlichen Separatoren die Pipettierarbeit deutlich verringert. Ohne Magnetseparation lassen sich Reaktionen mit magnetischen Beads nicht fotometrisch vermessen, da die Beads den Strahlengang blockieren (Fig. 6). Bisher musste man außerhalb des Fotometers Beads und Lösung trennen und die separierte Lösung wieder in das Fotometer einbringne. Für weitere Messungen mussten dann außerhalb des Fotometers Beads und Lösung wieder vereinigt werden. Der erfundene Magnetseparator kann einfach unter ...

Description

Proteine, (z.B. Enzyme oder Antikörper) aber auch viele andere Arten von Biomolekülen können hochspezifisch und schnell mit speziellen Magnet-Partikeln (z.B. von Qiagen GmbH, Hilden) immobilisiert und aufgereinigt werden. Hierzu werden im 96-Well Maßstab so genannte Magnet-Separatoren verwendet.
Diese Separatoren haben den großen Nachteil, nur außerhalb von Mikroplattenfotometern verwendet werden zu können, was z.B. enzymatische Fotometermessungen auf reine diskontinuierliche Punktmessungen beschränkt, mit sehr viel Pipettierarbeit verbunden ist und damit Fehlerquellen enthält. Eine kontinuierliche Aktivitätsmessung oder Kinetikmessung von magneto-immobilisierten Proteinen ist mit den bisher kommerziell erhältlichen Magnet-Separatoren nicht möglich ( United States Patent, Patent Nr. 5,779,907 , UK Patent GB 2300 258 , R.P. Alderton, et al. in Analytical Biochemistry, Vol. 201, Issue 1, 1992, p166–169; I. Safarik and M. Safarikova in BioMagnetic Research and Technology 2004, 2:7; L. Zhao and J.M. Lin, Journal of Biotechnology, 118, 2005, p177–186).
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Magnetseparator zu entwickeln, der kontinuierliche analytische Messungen von immobilisierten Biomolekülen im Fotometer erlaubt. Darüberhinaus soll auch mit kleinen Volumina unter 200 μl gearbeitet werden können, und der Magnetseparator soll für eine Automatisierung mit Pipettierrobotern geeignet sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch I gelöst.
Der neu entwickelte Magnetseparator (MS) kann im Vergleich mit den kommerziell erhältlichen Separatoren im Fotometer verwendet werden, da es durch seinen offenen Boden unter jedem Well auch die kontinuierliche Messung der immobilisierten Biomoleküle im Fotometer erlaubt. Damit werden kontinuierliche Messungen von immobilisierten Proteinen, z.B. die direkte Aufnahme von Kinetiken von immobilisierten Enzymen, direkt im Fotometer möglich. Durch das Einsetzen des MS im Fotometer wird gegenüber kommerziell erhältlichen Separatoren die Pipettierarbeit deutlich verringert. Durch eine seitliche Halterung des MS an der Fotometerplatte ist der MS auch sehr gut für Automatisierung mit Pipettierrobotern, z.B. für industrielle High-Throughput-Screening Anwendungen, geeignet. Die Verwendung von kleinen (nur 5 mm Höhe), aber sehr starken Magneten (aus NdFeB, dem stärksten verfügbaren Magnetmaterial) erlaubt auch das Arbeiten mit sehr kleinen Volumina (< 50 μl), was mit den langen Magneten der kommerziellen Separatoren unmöglich ist. Die MS Platte kann nicht nur für 96-well Platten, sondern auch durch entsprechende Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Prinzips für 24-, 48- oder 384-Well Fotometerplatten verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Die Angaben in mm in den Zeichnungen beziehen sich auf ein mögliches Modell des beschriebenen Magnetseparators. Ein Separator mit anderen Dimensionen (z.B. längeren oder kürzeren Magneten) ist durchaus möglich.
1: Aufsicht auf den Magnetseparator (alle Angaben in mm)
2: Seitenansicht eines Loches der Grundplatte
3: Seitenansicht eines Magneten auf der Grundplatte
4: Seitenansicht der Kugelhalterung
5: Seitenansicht des Magnetseparators (ohne Magnete)
6: 2 Fotometerplattenwells gefüllt mit Magnetpartikeln in einer Flüssigkeit in der Seitenansicht
7: Magnetseparator wurde unter die 2 Fotometerplattenwells gefüllt mit Magnet-Partikeln in einer Flüssigkeit gesetzt (erneut Seitenansicht)
Auf einer Grundplatte sind 24 zylindrische Magnete befestigt (Oberseite, 1), und um jeweils einen Magneten befinden sich 4 Löcher in der Grundplatte (insgesamt 96 Löcher). Auf der Oberseite der Platte kann optional außerdem ein federndes Druckstück für die Befestigung der Mikrofotometerplatte (5, von der Seite) angebracht werden und auf der Unterseite ist eine Kante für den passgenauen Sitz in der Fotometerschublade in die Grundplatte geschliffen worden (5). Außerdem kann optional noch eine halbkreisförmige Einkerbung angebracht werden, um die Fotometerplatte einfach per Hand vom Magnetseparator trennen zu können. Werden Magnetpartikel in einen Well gegeben, so stören sie fotometrische Messungen, da ein Lichtstrahl nicht ungehindert den Well passieren kann (6). Für eine Messung mit dem entwickelten Magnetseparator wird eine kommerziell erhältliche Mikrofotometerplatte auf den Magnetseperator gesetzt, so dass die 24 Magnete in den Hohlräumen zwischen jeweils 4 Wells sitzen. Magnetpartikel in Proben in den Wells der Fotometerplatte werden von den Magneten angezogen und bewegen sich an den Rand des jeweiligen Wells (7). Ein Lichtstrahl des Fotometers kann aufgrund der nun am Rand des Wells separarierten Magnetpartikel und der Löcher im Boden der Grundplatte den Well jetzt ohne Beeinträchtigung passieren (angedeutet durch den Pfeil in 7), so dass fotometrische Messungen aller Art durchgeführt werden können. Aufgrund der passgenauen Anfertigung des Magnetseparators zur Mikrofotometerplatte und der schmalen Ausführung des Magnetseparators, können Magnetseparator und Fotometerplatte in ein Mikroplattenfotometer eingebracht werden. Die Löcher in der Grundplatte unter den jeweiligen Wells der Fotometerplatte (96 insgesamt) ermöglichen nun die kontinuierliche Messung im Fotometer.

Claims

Magnetseparator für kontinuierliche analytische Messungen im Mikroplattenfotometer, der aus einer Grundplatte mit Löchern besteht, auf der Magnete befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte in oder unter die Basis einer handelsüblichen Mikrofotometerplatte passt (1 und 5) und das auf der Grundplatte Magnete befestigt sind, die sich im gleichen Abstand an der Kante jedes Wells befinden (maximal 24) und jeder Magnet von 4 Mikrofotometerplattenwells umgeben ist.
Magnetseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich 96 Löcher in der Grundplatte befinden, wobei sich unter jedem Well einer handelsüblichen Mikrofotometerplatte ein Loch mit 0,1–8,0 mm Durchmesser befindet, wenn der Magnetseparator unter einer Mikrofotometerplatte eingerastet ist (2), vorzugsweise mit dem gleichen Durchmesser, wie ein Well der handelsüblichen Mikrofotometerplatte (1). Somit ergibt sich eine Grundplatte mit 96 Löchern, und unter jedem Well der Mikrofotometerplatte befindet sich ein Loch.
Magnetseparator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich Einkerbungen als Magnethalterungen auf der Grundplatte befinden, vorzugsweise 24, jeweils zwischen 4 Wells einer Mikrofotometerplatte (1), wobei diese Einkerbungen optional mittig auch jeweils ein 2 mm breites Loch besitzen können (3).
Magnetseparator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnete, die zwischen jeweils 4 Wells unterhalb einer Mikrofotometerplatte passen, vorzugsweise zylindrische 5 mm lange Magnete mit 4 mm Durchmesser, in den Einkerbungen befestigt werden, vorzugsweise mit Klebstoff, und das jeder Magnet von 4 Mikrofotometerplattenwells umgeben ist (3).
Magnetseparator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Magnetseparator unter eine handelsübliche Mikrofotometerplatte gesetzt wird, beides in ein Mikroplattenfotometer eingesetzt werden kann und die sich in den Wells befindende Lösung vom Mikroplattenfotometer analysiert werden kann.
Magnetseparator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Unterseite der Grundplatte rundum eine Kante für den passgenauen Sitz in der Mikroplattenfotometerschublade geschliffen wird (1 und 5).
Magnetseparator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der beiden kurzen Seitenränder ein Halbkreis genau mittig in den Seitenrand gestanzt wird, so dass die Kante der Mikrofotometerplatten nicht den passgenauen Sitz des Magnetseparators unter der Mikrofotometerplatte behindert. Außerdem kann ober- oder unterhalb des ersten Halbkreises ein weiterer Halbkreis in den Seitenrand gestanzt werden, zur leichteren Herausnahme des Magnetseparators aus der Mikrofotometerplatte.
Magnetseparator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am kurzen Seitenrand, welcher dem mittig angeordneten Halbkreis gegenüberliegt, ein federndes Druckstück als Fotometerplattenbefestigung angebracht wird. Dieses federnde Druckstück kann durch Schrauben an der Grundplatte befestigt werden. Das federnde Druckstück hat mittig zum kleinen Seitenrand vorzugsweise eine 4 mm dicke federgelagerte Kugel (1 und 4).