DE102009005003A1

DE102009005003A1 - Device for mechanical disintegration of cells, comprises elements movably arranged to each other, where one element has micro-mechanical structure for cell perforation and other element has hollow space to receive cells, and adjusting unit

Info

Publication number: DE102009005003A1
Application number: DE102009005003A
Authority: DE
Inventors: Erik Jung; Ulf Oestermann; Doreen Sparborth; Elke Sieber; Sven Dr. Kurze; Ingo Jänich
Original assignee: FRANKENFOERDER FORSCHUNGSGMBH; Frankenforder Forschungsgesellschaft Mbh; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: FRANKENFOERDER FORSCHUNGSGMBH; Frankenforder Forschungsgesellschaft Mbh; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-03-25

Abstract

The device comprises first- (1) and second element movably arranged to each other, where one of the elements has a micro-mechanical structure (5) for the perforation of the cells and other element has a hollow space for receiving the cells and one of the elements immerses into the hollow space of the other element, and a unit provided for adjusting an immersion depth at one of the elements. The first element is implemented in the form of a stamp or plunger. The second element is implemented in the form of a hollow circular cylinder. The micro-mechanical structure is disposed at the stamp. The device comprises first- (1) and second element movably arranged to each other, where one of the elements has a micro-mechanical structure (5) for the perforation of the cells and other element has a hollow space for receiving the cells and one of the elements immerses into the hollow space of the other element, and a unit provided for adjusting an immersion depth at one of the elements. The first element is implemented in the form of a stamp or plunger. The second element is implemented in the form of a hollow circular cylinder. The micro-mechanical structure is disposed at the stamp or plunger, and is formed in the form of needle tips, knives and/or blades. The stamp or plunger is provided with columns, on which the micro-mechanical structure is disposed. The micro-mechanical structure is partially provided with a hard layer, which is a diamond layer applied by a chemical vapor deposition process. The adjusting unit is formed as a stop mounted on one of the elements, and a spacer ring, which is inserted into the hollow space or is provided at one of the elements and is arranged at the second element in the area of the bottom of the hollow space. The first element is movable inside the second element using a displacement unit, which has a controlled voice coil actuator or a controlled ultrasound transducer. The first and/or second elements are formed as injection mold part/parts or forming part/parts using polymer replication techniques. An independent claim is included for a method for a mechanical disintegration of cells.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für den mechanischen Aufschluss von Zellen.The The invention relates to an apparatus and a method for the mechanical disruption of cells.

Innerhalb von Zellen befinden sich zahlreiche Substanzen und Wertstoffe, die für Medizin und Pharmazie eine zentrale Rolle spielen. Auch im Bereich der Diagnostik und Impfstoffentwicklung ist das Isolieren intrazellulärer Substanzen von großer Bedeutung.Within Cells contain many substances and valuable substances play a central role in medicine and pharmacy. Also in the field of diagnostics and vaccine development is isolating of intracellular substances of great importance.

Um die im Zellinneren gelösten Stoffe zu erreichen, zu isolieren und analysieren oder für die Herstellung pharmazeutischer Produkte verwerten zu können, sind schonende Zellaufschlussverfahren erforderlich, die generell in chemische, biologische und physikalische Methoden eingeteilt werden.Around to reach, isolate the substances dissolved in the cell interior and analyze or for the manufacture of pharmaceutical To be able to utilize products are gentle cell disruption methods required, generally in chemical, biological and physical Methods are divided.

Physikalische Methoden werden in mechanische und nicht mechanische unterteilt. Nichtmechanische Verfahren verwenden einen osmotischen Schock, Gefrieren/Auftauen, Trocknen oder eine Dekompression.physical Methods are divided into mechanical and non-mechanical. Nonmechanical methods use osmotic shock, freezing / thawing, Drying or decompression.

Bei der Anwendung mechanischer Methoden reißen entstehende Spannungen und Dehnungen die Zellwände auseinander. Druck- und Scherbeanspruchung wie auch Prall- und Scherbeanspruchung durch ein fluides Medium sind bekannt.at the use of mechanical methods are created Tensions and strains apart the cell walls. Print- and shear stress as well as impact and shear stress a fluid medium are known.

DE 10 2005 034 629 B4 offenbart ein mechanisches Zellaufschlussverfahren, bei dem mindestens zwei Walzen als Durchsatzelemente mit Zwischenräumen Nadeln, Stacheln, Kanülen oder klingenartige Körper aufweisen, die eine mechanische Perforation von Zellen bewirken. DE 10 2005 034 629 B4 discloses a mechanical cell disintegration process in which at least two rollers have interspaced clearance elements as needles, spines, cannulas or blade-like bodies causing mechanical perforation of cells.

Die bekannten mechanischen Zellaufschlussverfahren beanspruchen die Inhaltsstoffe von Zellen oft derart, dass eine Schädigung in größerem Ausmaß auftreten kann oder das Verfahren ist aufwändig und mit entsprechend hohen Kosten verbunden.The known mechanical cell disruption claim the Ingredients of cells often such that damage can occur to a greater extent or the process is complex and with correspondingly high Costs connected.

Es ergibt sich die Aufgabe eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, um Zellen schnell, schonend und kostengünstig mit geringem Aufwand aufzuschließen.It The object is to develop a device and a method, to cells quickly, gently and inexpensively with low Unlock effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.These The object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method with the features of claim 15. Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent with the features the dependent claims.

Erfindungsgemäß sind ein erstes und ein zweites Element zueinander beweglich angeordnet, wobei eines der Elemente eine mikromechanische Strukturierung und eines der Elemente einen Hohlraum zur Aufnahme von Zellen aufweist und eines der Elemente in den Hohlraum des anderen Elementes eintaucht, wobei Mittel zum Einstellen der Eintauchtiefe an einem der Elemente vorgesehen sind. Mit dieser Vorrichtung ist eine einfache, schonende, kostengünstige und schnell einsatzfähige Möglichkeit für ein mechanisches Aufschließen von Zellen bereitgestellt, das aufgrund des einfachen Aufbaus und einer hohen Variabilität auch für den Bereich der Point of Care Diagnostik (Vor Ort Diagnose) geeignet ist.According to the invention a first and a second element arranged movably relative to each other, wherein one of the elements is a micromechanical structuring and a the elements has a cavity for receiving cells and one of the elements dips into the cavity of the other element, wherein means for adjusting the immersion depth on one of the elements are provided. With this device is a simple, gentle, inexpensive and quick deployment option for provided a mechanical disruption of cells, because of the simple structure and high variability also for the field of point of care diagnostics (Vor Location diagnosis) is suitable.

Das erste Element ist in Form eines Stempels oder Stößels ausgeführt und das zweite Element in Form eines Hohlzylinders, vorzugsweise als ein hohler Kreiszylinder. Die mikromechanische Strukturierung ist in Form von Nadelspitzen, Messern, Klingen oder dgl. Ausgebildet, die an dem Stempel oder Stößel angeordnet sind. Dadurch ist eine effektive Methode für einen gezielten, mechanischen Zellaufschluss realisierbar.The first element is in the form of a punch or pestle executed and the second element in the form of a hollow cylinder, preferably as a hollow circular cylinder. The micromechanical Structuring is in the form of needle points, knives, blades or Like. Trained on the stamp or plunger are arranged. This is an effective method for a targeted, mechanical cell disruption feasible.

In einer vorteilhaften Ausführung kann der Stempel oder Stößel mit Säulen versehen sein, auf denen die mikromechanische Strukturierung angeordnet ist. Bei variablen Mengen eines aufzuschließenden Probenmaterials steht so ein ausreichendes Ausweichvolumen für die durch den eingetauchten Stempel verdrängte Flüssigkeit zur Verfügung.In an advantageous embodiment of the stamp or plunger be provided with columns on which the micromechanical Structuring is arranged. For variable quantities of a Sample material is so a sufficient evasive volume for the liquid displaced by the dipped stamp to disposal.

Zudem kann die mikromechanische Strukturierung zumindest teilweise mit einer Hartschicht versehen werden, die beispielsweise als eine durch ein CVD Verfahren aufgebrachte Diamantschicht ausgebildet ist. So können auch Zellen, für die höhere Berstkräfte im Bereich von 0,1 N erforderlich sind, problemlos aufgeschlossen werden.moreover The micromechanical structuring can be at least partially involved a hard layer provided, for example, as a through a CVD method applied diamond layer is formed. So can also cells, for the higher bursting forces in the range of 0.1 N, easily digested become.

Die Mittel für das Einstellen der Eintauchtiefe sind als Anschlag oder Abstandsring ausgebildet, der an mindestens einem der Elemente angebracht ist. Befindet sich der beispielsweise einlegbar ausgeführte Abstandsring am zweiten Element, ist dieser im Bereich des Bodens des Hohlraumes angeordnet. Damit ist eine genaue Anpassung auf den jeweils vorliegenden Größenbereich der aufzuschließenden Zellen möglich.The Means for adjusting the immersion depth are as a stop or spacer ring formed on at least one of the elements is appropriate. Is the example implemented insertable Spacer ring on the second element, this is in the area of the bottom arranged the cavity. This is an exact adaptation to the each present size range of the cells to be disrupted possible.

Die Abmessungen des Hohlraumes zwischen unterer Stempelfläche bzw. zwischen mikromechanischer Strukturierung und Boden des Hohlzylinders sind abhängig von den Abmessungen der aufzuschließenden Zellen, die im Bereich von 0,5 bis 250 μm liegen können, üblicherweise jedoch zwischen 0,5 und 30 μm, häufig aber auch zwischen 0,5 und 15 μm. In entsprechender Weise sind auch die Abmessungen der Mittel zum Einstellen der Eintauchtiefe, d. h. des Anschlages oder Abstandsringes und die Höhe der mikromechanischen Strukturierung, also der Nadeln, Messer und Klingen zu wählen. Beispielsweise sind für Zellen im Bereich von 0,5 und 30 μm Nadeln mit einer Länge bis 15 μm und die Eintauchtiefe ebenfalls bis 15 μm gewählt. Die Auswahl verschiedener Abstände erlaubt es Zellmembranen je nach Anforderung vollständig zu entfernen oder kontrolliert zu perforieren.The dimensions of the cavity between the lower die surface or between micromechanical structuring and the base of the hollow cylinder are dependent on the dimensions of the cells to be disrupted, which may be in the range of 0.5 to 250 microns, but usually between 0.5 and 30 microns, but often also between 0.5 and 15 μm. Correspondingly, the dimensions of the means for adjusting the immersion depth, ie the stop or spacer ring and the height of the micromechanical structure tion, ie the needles, knives and blades to choose. For example, for cells in the range of 0.5 and 30 microns needles with a length of up to 15 microns and the immersion depth are also selected to 15 microns. The selection of different distances allows cell membranes to be completely removed or perforated in a controlled manner as required.

Das erste Element ist durch Bewegungsmittel innerhalb des zweiten Elementes bewegbar, die z. B. ein gesteuerter Voice Coil Aktuator oder ein gesteuerter Ultraschalltransducer sein können. In Abhängigkeit der ge wählten Bewegungsgeschwindigkeit und der Dauer der zugeführten Bewegung können durch die Bewegungsmittel weitere Eigenschaften wie Empfindlichkeit oder Durchmischung aufgeschlossener Zellen Berücksichtigung finden. Dabei können die Bewegungsmittel auch derart ausgeführt sein, dass sie gleichzeitig die Eintauchtiefe des einen Elementes, d. h. des Stempels oder Stößels bestimmen und somit die Mittel zum Einstellen der Eintauchtiefe vorgeben.The first element is by means of movement within the second element movable, the z. As a controlled voice coil actuator or a controlled ultrasonic transducer can be. Dependent on the selected movement speed and the duration of the Moving motion can be through the moving means other properties such as sensitivity or mixing more open-minded Cells are taken into account. The can Movement means should also be designed so that they simultaneously the immersion depth of the one element, d. H. of the punch or pestle determine and thus the means for adjusting the immersion depth pretend.

Das erste und das zweite Element sind bevorzugt zur Überwindung von Berstkräften der Zellwand im Bereich von 0,003 bis 100 mN eingerichtet. Damit ist ein vergleichsweise weiter Bereich der für einen Aufschluss erforderlichen Berstkräfte abgedeckt.The The first and second elements are preferred for overcoming of bursting forces of the cell wall in the range of 0,003 to 100 mN furnished. This is a comparatively wide range the bursting forces required for digestion covered.

Das erste und das zweite Element können vorteilhafterweise mittels Polymerreplikationsverfahren als Spritzguss- oder Abformteile ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Herstellung wie auch eine einfache Skalierbarkeit bis hin zu großen Serienfertigungen.The the first and the second element can advantageously using Polymerreplikationsverfahren as Spritzguss- or molded parts be educated. This allows a fast and cost effective Manufacturing as well as a simple scalability up to big ones Series production.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für einen mechanischen Aufschluss von Zellen, bei dem ein erstes und ein zweites Element zueinander bewegt werden, wobei ein Element einen Hohlraum aufweist und das andere Element in den Hohlraum eintaucht, wird in Abhängigkeit einer aufzuschließenden Zellsuspension eine Eintauchtiefe der Elemente ausgewählt, der Hohlraum wird mit der Zellsuspension befüllt und das eine Element wird in das andere Element eingeführt. Mit Hilfe eines zusätzlichen Mittels wird das eine Element im Hohlraum des anderen Elementes zum Aufschließen der Zellsuspension bewegt. Anschließend wird die aufge schlossene Zellsuspension gegebenenfalls unter Verwendung eines Analyseproduktes untersucht.at the inventive method for a mechanical disruption of cells, in which a first and a second Element are moved to each other, wherein an element is a cavity and the other element is immersed in the cavity is depending on a cell suspension to be disrupted an immersion depth of the elements selected, the cavity is filled with the cell suspension and the one element is introduced to the other element. With help of a additional agent becomes the one element in the cavity of the other element to digest the cell suspension emotional. Subsequently, the up-closed cell suspension optionally examined using an analysis product.

Vorzugsweise wird das eine Element ausgezogen und von Zellanhaftungen gereinigt. Es erfolgt ein Auffüllen der aufgeschlossenen Zellsuspension mit einer wässrigen Lösung auf ein definiertes Volumen und diese wird ausgebracht für die Durchführung von Analysen.Preferably the one element is pulled out and cleaned of cell adhesions. There is a filling of the digested cell suspension with an aqueous solution to a defined volume and this is applied for the implementation of analyzes.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind bevorzugt für einen Zellaufschluss von Zellen in einem Größenbereich von 0,5 bis 250 μm geeignet und ermöglichen eine hohe Ausbeute mit einem niedrigen Anteil nur geringfügig geschädigter Zellen.The Apparatus and method are preferred for one Cell disruption of cells in a size range from 0.5 to 250 microns and allow a high yield with a low proportion only slightly damaged cells.

Es werden vorzugsweise Zellagglomerate aufgeschlossen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur Suspensionen mit einzeln gelösten Zellen, sondern auch Zellagglomerate gezielt aufgeschlossen werden.It Preferably cell agglomerates are digested. With the invention Procedures can not only suspensions with individually dissolved Cells, but also cell agglomerates are targeted.

Die Wahl einer definierten Höhe der Eintauchtiefe bzw. des Abstandsringes ermöglicht anforderungsbezogen ein vollständiges Entfernen oder ein kontrolliertes Perforieren von Zellmembranen.The Choice of a defined height of the immersion depth or the Spacer ring allows a complete requirement-related Removal or controlled perforation of cell membranes.

Durch eine einfache Herstellung mittels Spritzgießen und Abformen können kostengünstige Einwegprodukte zur Verfügung gestellt werden, die keine Sterilisationsroutinen erfordern. Eine schnell und einfach zu realisierende Serienfertigung kann die Kosten weiter senken.By a simple production by injection molding and molding can provide inexpensive disposable products which do not require sterilization routines. A Fast and easy-to-implement mass production can reduce costs lower further.

Die einfache Handhabung ermöglicht ohne Inanspruchnahme eines Zentrallabors Sofortanalysen vor Ort aufgeschlossener Zellen. Die vorgeschlagene Erfindung kann im Bereich der Genomik und Proteomik angewendet werden. Auch ist zum Beispiel in einer Arztpraxis eine unmittelbar am Patienten durchführbare Keimdiagnostik möglich und es kann z. B. mittels der aufgeschlossenen Zellsuspension hinzu gegebener Analyseprodukte vor Ort ein Nachweis infektiöser Bestandteile erfolgen.The easy handling allows without recourse to one Central laboratories immediate on-site analyzes of open cells. The proposed invention may be in the field of genomics and proteomics be applied. Also, for example, in a doctor's office one possible directly on the patient feasible germ diagnosis and it can, for. B. by means of the digested cell suspension on-site detection of infectious agents Ingredients are made.

Die hohe Variabilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt eine Plattform für zukünftige Weiterentwicklungen dar.The high variability of the device according to the invention provides a platform for future developments represents.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One Embodiment of the invention is in the drawing and will become more apparent in the following description explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen perspektivischen Teilschnitt wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a perspective partial section of essential parts of the device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung einer Säulenanordnung auf einem Stempel, 2 a schematic representation of a column arrangement on a stamp,

3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position, 3 a schematic representation of the device according to the invention in a first position,

4 eine Darstellung entsprechend 2, bei der eine Zellsuspension eingefüllt ist, 4 a representation accordingly 2 in which a cell suspension is filled,

5 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Position des Stempels während der Auf- und Abwärtsbewegung und 5 a representation of the device according to the invention in a second position of the stem pels during the up and down movement and

6 eine Darstellung entsprechend 3 mit der aufgeschlossenen Zellsuspension. 6 a representation accordingly 3 with the open-cell suspension.

In 1 ist ein perspektivischer Teilschnitt wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Ein erstes Element ist in Form eines Stempels oder Stößels 1 ausgebildet und weist auf der unteren kreissymmetrischen Fläche 2 einen äußeren Ringabschnitt 3 ohne Strukturierung auf. Innerhalb des äußeren Ringabschnittes 3 liegt ein in einem definierten Abstand herausragender innerer Kreisabschnitt 4, dessen Fläche mit einer mikromechanischen Strukturierung 5 in Form von Nadelspitzen versehen ist.In 1 is a perspective partial section of essential parts of the device according to the invention shown. A first element is in the form of a punch or pestle 1 formed and points to the lower circular symmetrical surface 2 an outer ring section 3 without structuring on. Within the outer ring section 3 lies at a defined distance outstanding inner circle section 4 whose surface has a micromechanical structure 5 provided in the form of needle tips.

Ein zweites Element ist in Form eines Hohlzylinders 6 ausgebildet, der an einem unteren Ende 7 geschlossen und an einem oberen Ende 8 offen ausgeführt ist. Zusätzlich weist der Hohlzylinder 6, der als Probenröhrchen ausgebildet sein kann, auf dem Boden 9 des geschlossenen Endes 7 einen an die Wandung 10 des Hohlzylinders 6 angrenzenden Anschlag oder Abstandsring 11 auf, dessen Innendurchmesser die gleiche Abmessung hat wie der innere Kreisabschnitt 4 des Stempels 1.A second element is in the form of a hollow cylinder 6 formed at a lower end 7 closed and at an upper end 8th open is executed. In addition, the hollow cylinder 6 , which may be formed as a sample tube, on the ground 9 of the closed end 7 one to the wall 10 of the hollow cylinder 6 adjacent stop or spacer ring 11 on, whose inner diameter has the same dimension as the inner circular section 4 of the stamp 1 ,

Des Weiteren entspricht das Maß des Innendurchmessers des Hohlzylinders 6 dem Maß des Außendurchmessers des als Stempel ausgeführten ersten Elementes 1.Furthermore, the dimension of the inner diameter of the hollow cylinder corresponds 6 the dimension of the outer diameter of the executed as a stamp first element 1 ,

Das Summenmaß der Höhe des inneren Kreisabschnittes 4 und der Höhe der mikromechanischen Strukturierung 5 kann dem Maß der Höhe des Abstandsringes 4 entweder genau entsprechen oder anwendungsabhängig mit einer definierten Differenz einen etwas geringeren Wert aufweisen.The sum of the height of the inner circle section 4 and the amount of micromechanical structuring 5 can measure the height of the spacer ring 4 either correspond exactly or have a slightly lower value depending on the application with a defined difference.

Der Stempel 1 und der im Folgenden als Probenröhrchen bezeichnete Hohlzylinder 6 sind vorzugsweise als Abform- oder Spritzgussteile ausgeführt.The Stamp 1 and the hollow cylinder hereinafter referred to as a sample tube 6 are preferably designed as impression or injection molded parts.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Säulenanordnung 16 auf einem Stempel 1. Zudem ist eine einzelne Säule 15 zur Veranschaulichung der Anordnung der mikromechanischen Strukturierung 5 auf den oben liegenden Säulenflächen in Vergrößerung dargestellt. Die Säulen sind regelmäßig in definierten Abständen angeordnet und weisen hier die Form von Quadern mit einer als Quadrat ausgebildeten Oberfläche für das Aufbringen der mikromechanischen Strukturierung auf. Es können auch andere Geometrien wie beispielsweise rund oder oval ausgeführte Säulen verwendet werden. 2 shows a schematic representation of a column assembly 16 on a stamp 1 , There is also a single pillar 15 to illustrate the arrangement of the micromechanical structuring 5 on the columns above on a larger scale. The columns are regularly arranged at defined intervals and here have the shape of cuboids with a surface designed as a square for the application of micromechanical structuring. Other geometries such as round or oval columns may also be used.

Durch die Säulenanordnung 16 wird vermieden, dass ein Flüssigkeitskissen das Absenken der mikromechanischen Strukturierung 5 in die am Boden statistisch verteilten Zellen einer eingefüllten Suspension verhindert, da die Zwischenräume der Säulenanordnung 16 ein Ausweichvolumen für die durch das Absenken der mikromechanischen Strukturierung verdrängte Suspension zur Verfügung stellen.Through the column arrangement 16 It prevents a liquid pad from lowering the micromechanical structure 5 prevented in the bottom of the randomly distributed cells of a filled suspension, since the interstices of the column assembly 16 provide an escape volume for the displaced by lowering the micromechanical structuring suspension.

In den 3 bis 6 sind Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens für den mechanischen Aufschluss von Zellen dargestellt. Gezeigt ist die schematische Darstellung eines Querschnittes des Stempels 1 und des Probenröhrchens 6, wobei der Stempel 1 in das Probenröhrchen 6 beweglich eingeführt und zusätzlich mit einem Bewegungsmittel 12 verbunden ist.In the 3 to 6 are shown steps of the method according to the invention for the mechanical disruption of cells. Shown is the schematic representation of a cross section of the stamp 1 and the sample tube 6 , where the stamp 1 into the sample tube 6 movably introduced and additionally with a means of movement 12 connected is.

3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Anfangsposition, in der der Stempel 1 in das Probenröhrchen 6 eingetaucht angeordnet ist. Darüber hinaus sind die mikromechanische Strukturierung 5 des Stempels 1 und der Anschlag bzw. der Abstandsring 11 des Probenröhrchens 6 zu erkennen. 3 shows a schematic representation of the device according to the invention in an initial position in which the punch 1 into the sample tube 6 immersed is arranged. In addition, the micromechanical structuring 5 of the stamp 1 and the stopper or the spacer ring 11 of the sample tube 6 to recognize.

4 zeigt eine Darstellung entsprechend 2, bei der eine Zellsuspension 14 eingefüllt ist. Über das offene Ende 8 des Probenröhrchens 6 wurde eine Suspension aufzuschließender Zellen 14 in das Probenröhrchen 6 eingefüllt. Einzelne Zellen sind in Form von ovalen Körpern auf dem Boden 9 des Probenröhrchens 6 ersichtlich. 4 shows a representation accordingly 2 in which a cell suspension 14 is filled. About the open end 8th of the sample tube 6 became a suspension of cells to be disrupted 14 into the sample tube 6 filled. Individual cells are in the form of oval bodies on the floor 9 of the sample tube 6 seen.

Der Stempel oder Stößel 1 ist mit dem Bewegungsmittel 12 verbunden, das in Lage ist, den Stempel 1 gezielt innerhalb des Probenröhrchens 6 über einen bestimmten Zeitraum und mit einem zuvor eingestellten Hub und Geschwindigkeitsprofil zu bewegen. Das Bewegungsmittel ist zum Beispiel ein Voice Coil Aktuator oder ein Ultraschalltransducer.The stamp or pestle 1 is with the moving means 12 connected, which is able to stamp 1 specifically within the sample tube 6 over a certain period of time and with a previously set lift and speed profile. The moving means is, for example, a voice coil actuator or an ultrasonic transducer.

5 zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Position des Stempels 1 während der Auf- und Abwärtsbewegung. Durch Aktivieren des Bewegungsmittels 12 setzt ein schnelles Auf- und Abbewegen des Stempels 1 ein, wobei die Bewegung durch einen weiß ausgefüllten Pfeil symbolisiert ist. 5 shows a representation of the device according to the invention in a second position of the punch 1 during the up and down movement. By activating the movement means 12 sets a fast moving up and down of the stamp 1 a, wherein the movement is symbolized by a white filled arrow.

Der Stempel 1 befindet sich auf dem Anschlag oder Abstandsring 11, während die am Boden 9 des Proberöhrchens 6 befindliche Zellsuspension 14 durch Eindringen der mikromechanischen Strukturierung 5 in die Zellmembranen aufgeschlossen wird. Zudem ist der Stempel 1 mit der mikromechanischen Strukturierung 5 eingerichtet, um Berstkräfte der Zellwand im Bereich von beispielsweise 0,003 bis 100 mN zu überwinden.The Stamp 1 located on the stop or spacer ring 11 while on the ground 9 of the test tube 6 cell suspension 14 by penetration of the micromechanical structuring 5 is disrupted in the cell membranes. In addition, the stamp 1 with the micromechanical structuring 5 designed to overcome bursting forces of the cell wall in the range of, for example, 0.003 to 100 mN.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung eignet sich bevorzugt für den Aufschluss von Zellagglomeraten und es können Zellen im Größenbereich von 0,5 bis 250 μm aufgeschlossen werden.The inventive method or the Device is preferably suitable for the digestion of cell agglomerates and cells in the size range of 0.5 to 250 microns can be digested.

6 zeigt eine Darstellung entsprechend 3 mit der aufgeschlossenen Zellsuspension 14. Nach Deaktivierung des Bewegungsmittels 12 befindet sich der Stempel 1 wieder in der ersten Position und die durch Auf- und Abbewegen des Stempels 1 aufgeschlossene Zellsuspension 14 ist ersichtlich. 6 shows a representation accordingly 3 with the open-cell suspension 14 , After deactivation of the movement agent 12 there is the stamp 1 back in the first position and by moving the stamp up and down 1 open-cell suspension 14 is clear.

Der Stempel 1 wird zur Reinigung von Zellanhaftungen ausgezogen, die Suspension mit den aufgeschlossenen Zellen 14 wird mit einer wässrigen Lösung auf ein definiertes Volumen aufgefüllt, über einen Volumen kontrollierenden Ablass 13 aus dem Probenröhrchen 6 ausgebracht und steht für eine Weiterbehandlung mit Analysepräparaten zur Verfügung.The Stamp 1 is pulled out for cleaning of cell adhesions, the suspension with the digested cells 14 is made up to a defined volume with an aqueous solution over a volume controlling drain 13 from the sample tube 6 and is available for further treatment with analytical preparations.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005034629 B4 [0006]

Claims

Device for the mechanical disruption of cells, characterized in that a first and a second element ( 1 . 6 ) are arranged to be movable relative to one another, one of the elements ( 1 ) a micromechanical structuring ( 5 ) for perforating the cells ( 14 ) and one of the elements ( 6 ) a cavity for receiving cells ( 14 ) and that one of the elements ( 1 ) in the cavity of the other element ( 6 ), wherein means are provided for adjusting the immersion depth on one of the elements.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the first element in the form of a punch or plunger ( 1 ) is executed.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second element ( 6 ) in the form of a hollow cylinder, preferably designed as a hollow circular cylinder.

Device according to one of claims 2 to 3, characterized in that the micromechanical structuring ( 5 ) on the stamp or ram ( 1 ) is arranged.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the micromechanical structuring tion ( 5 ) in the form of needle tips, and / or knives and / or blades is formed.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the punch or plunger ( 1 ) with columns ( 15 ), on which the micromechanical structuring ( 5 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the micromechanical structuring ( 5 ) is at least partially provided with a hard layer.

Apparatus according to claim 7, characterized the hard layer is a diamond layer deposited by a CVD method is.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the means for adjusting the immersion depth formed as a attached to at least one of the elements stop are.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the means for adjusting the immersion depth as a spacer ring ( 11 ) are formed, which is inserted into the cavity or is provided on at least one of the elements.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the spacer ring ( 11 ) on the second element ( 6 ) in the area of the soil ( 9 ) Of the cavity is arranged.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first element ( 1 ) by means of movement ( 12 ) within the second element ( 6 ) is movable.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the movement means ( 12 ) have a controlled VoiceCoil actuator or a controlled ultrasonic transducer.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the first and / or the second element ( 1 . 6 ) are formed by means of polymer replication techniques as injection molded parts / part or molded parts / part / is.

Method for mechanical disruption of cells ( 14 ), characterized in that a first and a second element ( 1 . 6 ) are moved to each other, wherein an element ( 1 ) has a cavity and the other element ( 6 ) is immersed in the cavity, with the following steps: selection of an immersion depth of the elements as a function of a cell suspension to be treated ( 14 ), - filling the cavity with the cell suspension ( 14 ), - Guided insertion of the one element ( 1 ) into the other element ( 6 ), - moving the one element ( 1 ) in the cavity of the other element ( 6 ) and disrupting the cells ( 14 ) using one of the elements ( 1 ) micromechanical structuring ( 5 ) and - examining the disrupted cell suspension ( 14 ), optionally using an analysis product.

Process according to claim 15, characterized in that after the cells have been disrupted ( 14 ) the following steps are carried out: - Extraction of the one element ( 1 ) - cleaning of one element ( 1 ) of cell attachment - filling of the disrupted cell suspension ( 14 ) to a defined volume with a suitable medium and - spreading the cell suspension ( 14 ) for carrying out analyzes.

Method according to one of claims 15 or 16, characterized in that preferably digested cell agglomerates become.