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Querverweis zu verwandten Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 61/586,379, welche am 13. Januar 2012 eingereicht wurde, wobei deren Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Ernten und/oder Analysieren von biologischen Proben. In besonderen Ausführungsformen können die Systeme Multiwell-Platten zur Verwendung beim Ernten und/oder Analysieren von biologischem Material umfassen.
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Hintergrund
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Multiwell-Platten werden als eine Vorrichtung zum Ermöglichen eines hohen Durchsatzes von Proben von biologischem Material genutzt. Die vorliegende Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Ernten und/oder Analysieren von biologischen Proben bereit.
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Zusammenfassung
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Es werden Systeme zum Ernten von biologischem Material bereitgestellt, welche eine erste Multiwell-Platte umfassen, welche dazu konfiguriert ist, das Wachstum von individuellem biologischem Material innerhalb von einem oder mehreren von ersten Wells der ersten Platte zu unterstützen; und eine zweite Multiwell-Platte, welche dazu konfiguriert ist, mit der ersten Platte gekoppelt zu werden und einen Teil von jedem individuellen biologischen Material innerhalb einem von oder mehreren der zweiten Wells der zweiten Platte aufzunehmen.
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Es werden Verfahren zum Ernten von biologischen Proben bereitgestellt, welche umfassen können: Bereitstellen von ersten und zweiten komplementären Multiwell-Platten, wobei die erste Platte ein oder mehrere, nach unten offene Wells besitzt, und die zweite Platte ein oder mehrere zweite Wells besitzt; Züchten von individuellem biologischem Material innerhalb von einem oder mehreren der ersten Wells der ersten Platte, wobei sich zumindest ein Teil des Materials in eines oder mehrere der zweiten Wells der zweiten Platte erstreckt; Trennen des individuellen biologischen Materials in erste und zweite Teile; und Bereitstellen von zumindest einem Teil des zweiten Teils des individuellen biologischen Materials in die zweiten Wells hinein, während zumindest etwas des ersten Teils innerhalb der ersten Wells behalten wird.
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Es werden komplementäre Multiwell-Platten bereitgestellt, welche dazu konfiguriert sind, in einer gestapelten Anordnung gekoppelt zu werden, welche eine Oberplatte, welche ein oder mehrere, nach unten offene Wells besitzt und eine Unterplatte, welche ein oder mehrere, nach unten geschlossene Wells besitzt, umfasst.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Offenbarung mit Bezug zu den folgenden, beiliegenden Figuren beschrieben.
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1 ist ein System in einem Stadium zum Ernten und/oder Analysieren von biologischen Proben gemäß einer Ausführungsform.
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2 ist das System aus 1 in einem darauffolgenden Stadium gemäß einer Ausführungsform.
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3 ist das System aus 2 in einem darauffolgenden Stadium gemäß einer Ausführungsform.
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4 ist eine Wachstums Multiwell-Platte gemäß einer Ausführungsform.
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5 ist ein Querschnitt der Wachstums Multiwell-Platte aus 4 gemäß einer Ausführungsform.
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6 ist eine Ansicht von unten von der Wachstums Multiwell-Platte aus 4 und 5 gemäß einer Ausführungsform.
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6A und B sind Ansichten von Wachstums Multiwell-Platten gemäß einer Ausführungsform.
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7 ist eine Ansicht von oben von einer Reservoir Multiwell-Platte gemäß einer Ausführungsform.
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8 bis 11 sind Ansichten alternativer Ausführungsformen einer Multiwell-Platte zur Verwendung in Systemen und Verfahren der Offenbarung.
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Beschreibung
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Diese Offenbarung wird zur Förderung der gesetzmäßigen Aufgabe des US-Patentgesetzes „den Fortschritt der Wissenschaft und der nützlichen Künste zu fördern” (Artikel 1, Abs. 8) unterworfen.
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Die Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung werden mit Bezug auf die 1 bis 11 beschrieben. Die Herstellungsmaterialien und Verfahren zur Herstellung der Multiwell-Platten der vorliegenden Offenbarung können in der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 12/146,869, eingereicht am 26. Juni 2008, betitelt „Multi-Well Reservoir Plates and Methods of Using Same”, veröffentlicht am 1. Januar 2009 als US-Patentanmeldung 20090004754, deren Gesamtheit durch Bezug hierin aufgenommen ist, gefunden werden.
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Beispielsweise können die Multiwell-Platten der vorliegenden Offenbarung quadratisch, rechteckig, kreisförmig, dreieckig, elliptisch, oder einer anderen Anordnung sein.
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Die Platten können aus Glas, Quarz, Metall, Plastik, wie zum Beispiel Polystyrol oder Polypropylen, Polyolefin, wie zum Beispiel Cycloolefin-Polymer oder Cycloolefin-Copolymer gefertigt sein. Platten können auch aus zumindest einem der oben identifizierten Materialien gefertigt sein, wie in der
US-Patent Nr. 6,232,114 beispielhaft beschrieben.
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Platten können hergestellt werden, um widerstandsfähig gegen Abbau oder Verschlechterung durch Dimethylsulfoxide (DMSO), Formamide, Formalaldehyde, Alkohole, Säuren, Basen, oder andere Chemikalien zu sein. In einer Ausführungsform können Platten steril sein und/oder vor jeder Verwendung sterilisiert werden. In einer anderen Ausführungsform können die Platten frei von RNAse und/oder DNAase und/oder Protease sein.
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Platten können aus Material hergestellt sein, welches undurchsichtig und/oder eine geringe Lumineszenz oder Fluoreszenz besitzt. Beispielsweise können die Platten aus Material gefertigt sein, das eine Autofluoreszenz bei Screening-Wellenlängen bei oder unter ca. 5% des Signals zeigt, welches der Probe beobachtet wird. Beispielhaft verwendete Screening-Wellenlängen, die üblicherweise für Screening-Zwecke verwendet werden, sind 337 Nanometer (nm), 360 nm, 400 nm, 405 nm, 430 nm, 460 nm, 480 nm, 485 nm, 520 nm, 535 nm, und 590 nm, jedoch können auch andere Werte verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können die Platten aus einem Material gefertigt sein, welches die Transmission von Licht reduzieren oder sogar im Wesentlichen blockieren kann. In einer anderen Ausführungsform kann das Material der Platte einen Hintergrund bereitstellen, welcher optische Detektier- und/oder Aktivierungsverfahren erweitern und/oder für diese vorteilhaft sein kann. In weiteren anderen Ausführungsformen kann die Platte aus Material gefertigt sein, welches Pflanzenwachstum fördert, wie zum Beispiel ein klares oder sogar durchsichtiges Material.
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In einer Ausführungsform können die Platten eine Abdeckung umfassen, welche pigmentiert ist. Eine Art von Pigment, welche für die Abdeckung verwendet werden kann, ist Ruß.
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Wells oder andere Bereiche der Platten können mit zumindest einer chemischen, biologischen Reagenz und/oder einem Faktor beschichtet werden. Beschichtungen können durch jedes passende Verfahren aufgebracht werden, einschließlich Drucken, Sprühen, Strahlungsenergie, Ionisierung, Eintauchen, Stempeln, Pressen, Anhaften, Derivatisieren eines Polymers, Ätzen, chemische Reaktion, jede Kombination daraus oder durch anderen Kontakt. Zum Beispiel können derivatisierte Polymere mit einer ausgewählten chemischen Komponente reagieren, so dass ein kovalenter oder nicht kovalenter Anhang auftritt. Chemische Komponenten können abhängig von der Anwendung variieren, jedoch können sie Bindungspartner, feste Synthesekomponenten für Aminosäure oder Nucleinsäuresynthese, oder Zellkulturkomponenten umfassen.
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Alternativ können die Wells der Platten mit Chemikalien oder anderen Materialien für eine Vielzahl an Zwecken beschichtet werden. Zum Beispiel können einige Zwecke der Beschichtungen Erhöhen oder Reduzieren der Oberflächenspannung, Reduzieren oder Verhindern von Oxidation, und/oder Reduzieren oder Verhindern von Plattendegradation sein. In einer Ausführungsform können die Wells mit Silikon oder Teflon (Polytetrafluoroethylen) beschichtet sein, um die Oberfläche hydrophober werden zu lassen. In einer anderen Ausführungsform können die Wells mit einem Epitope Tag, wie zum Beispiel Glutathion, oder mit einer extrazellulären Matrixkomponente, wie zum Beispiel Fibronectin, Kollagen, Laminin, oder einer anderen ähnlichen oder äquivalenten Substanz beschichtet werden. In noch einer anderen Ausführungsform können die Wells mit zumindest einer Poly L- oder Poly D-Aminosäure, biotinylierten Molekülen, wie zum Beispiel Streptavidin, einem Harz, einem Polymer, einem Kieselerdegel, einer Matrix oder einer anderen Chemikalie beschichtet sein. Das Harz, das Polymer, das Kieselerdegel, die Matrix oder die andere Chemikalie kann als Trennungsgradient für die Substanz in den Wells agieren. Alternativ kann das Harz, der Polymer, das Kieselerdegel, die Matrix oder die andere Chemikalie als Träger eines anderen biologischen oder chemischen Wirkstoffs, wie zum Beispiel bifunktionaler Heterozyklus, heterozyklischer Baustein, Amin, Alkohol, Karbonsäure, Sulfonylchlorid, oder ein anderer Wirkstoff, agieren. In einer weiteren Ausführungsform können die Wells mit zumindest einem Radioisotop beschichtet sein.
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Die Platten können aus zumindest einem verflüssigten Material hergestellt sein, wie zum Beispiel Polystyrol, welches dann in einer Form gekühlt wird, um die Reservoir Multiwell-Platte zu bilden. Alternativ kann die Reservoir-Multiwell-Platte durch Pressen, Prägen und/oder Stanzen eines Plattenmaterials, wie zum Beispiel eines metallischen Plattenmaterials, hergestellt werden, um zumindest die Wells in der Platte beispielsweise in einer metallischen Platte zu formen.
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Zunächst mit Bezug auf 1 ist ein System 10 gezeigt, das eine erste Multiwell-Platte 12 umfasst. Die Multiwell-Platte 12 kann zum Beispiel eine Wachstums Multiwell-Platte sein. Die Platte 12 kann dazu konfiguriert sein, das Wachstum von individuellem biologischem Material innerhalb einem oder mehreren ihrer Wells zu unterstützen. Zum Beispiel kann die Platte 12 Wells 16 umfassen, welche durch Öffnungen innerhalb der oberen Platte 20 der Platte 12 definiert sind. Die Wells 16 innerhalb der Platte 12 können als erste Wells innerhalb einer Platte 12 oder einer ersten Platte 12 bezeichnet werden. Jede der Platten kann Wells umfassen (1 bis 9600, aber typischerweise 6, 12, 24, 48, oder 96). Ein oder mehrere der Wells 16 können nach unten offen sein. Die Platte 12 kann einen Rahmen 18 haben, welcher ihren Umfang definiert.
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Das System 10 kann weiter eine zweite Platte 14 umfassen, wie zum Beispiel eine Reservoir Multiwell-Platte oder eine Singlewell-Platte oder -Mulde. Diese Platte kann Wells 22 besitzen, welche komplementär zu den Wells 16 der Platte 12 sind. Die Wells 22 können als zweite Wells in Platte 14, oder zweiter Platte 14, bezeichnet werden. Die Reservoir Multiwell-Platte 14 kann eine Oberplatte 26, welche darin Wells 22 definiert, und einen Rahmen 24, welcher einen sich darum erstreckenden Umfang definiert, besitzen. Beide Rahmen 18 und 24 können ineinander greifen und/oder miteinander koppeln, wenn die Wells 16 und 22 ineinander greifen und/oder miteinander koppeln, so dass zum Beispiel beim Stapeln eine Ausrichtung der gleichen bewirkt wird. Ein oder mehrere Wells 22 können nach unten geschlossen sein.
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Die zweite Platte 14 kann Wells 22 umfassen, welche Öffnungen 17 definieren, die dazu konfiguriert sind, zumindest einen Bereich der Wells 16 bei Ausrichtung der Platte 12 mit der Platte 14 aufzunehmen. Die Wells 16 können zumindest eine Seitenwand 40 umfassen, welche sich von einer Kante 21 einer Oberfläche 20 zu einem Stützteil 42 erstreckt, welcher sich von Seitenwand 40 erstreckt.
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Die Wachstums Multiwell-Platte 12 kann dazu konfiguriert sein, Unterstützung für ein biologisches Material innerhalb von einem oder mehreren Wells 16 bereitzustellen. Die Unterstützung für das biologische Material kann eine strukturelle Unterstützung 30 sein, wie zum Beispiel eine Unterstützung für Saatkeimung und/oder Wachstum. Diese strukturelle Unterstützung können Steinwolle, Vermiculit-Erde oder andere Materialien sein, welche allgemein in Hydrokulturen oder zur Saatkeimung verwendet werden. Im Einklang mit Beispielimplementierungen kann die Farbe der Platten des Systems 10 dunkel oder lichtundurchlässig sein, wodurch das Sonnenlicht beschränkt wird, um den Prozess der Saatkeimung weiter zu fördern.
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Im Einklang mit Beispielimplementierungen kann die Reservoir Multiwell-Platte 14 1 bis 9600 Wells besitzen, welche dazu konfiguriert sind, mit der Wachstums Multiwell-Platte 12 ineinander zu greifen und unter der Wachstums-Multiwell-Platte 12 platziert zu werden. Die Reservoir Multiwell-Platte 14 kann mit Wasser oder einem Pflanzenwachstumsmedium gefüllt sein. Die Platte 14 kann Wasser oder ein Medium besitzen, so dass Wurzeln nicht austrocknen. Zwischen Platten 12 und 14 kann Raum bereitgestellt sein, um einen Luftaustausch zwischen der Außenseite der Platten und dem biologischen Material zu ermöglichen. Es kann auch möglich sein, ein Wachstum des biologischen Materials in einer humiden Atmosphäre zu ermöglichen. Im Einklang mit Beispielimplementierungen können Wurzeln 34 nach der Saatkeimung nach unten durch eine Öffnung im Well 16 wachsen und in Well 22 eintreten, sofern biologisches Material 32 in dem Well 16 existiert.
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Als nächstes mit Bezug auf 2 sind die Platten 12 und 14 zumindest teilweise voneinander getrennt. Wie gezeigt erstreckt sich Wurzelmaterial 34 nach wie vor zwischen Platte 12 und Platte 14 und von Well 16 in Well 22. Insbesondere können Wells 16 eine sich zu dem Stützteil 42 erstreckende Wand 40 besitzen, welche sich weiter zu einer unteren Wand 44 erstreckt. Zum Beispiel kann Wachstumsmedium und/oder biologisches Material 32 durch den Teil 42 unterstützt werden und sich durch einen Kanal 44 in Well 22 erstrecken. Im Einklang mit Beispielimplementierungen kann dieser Kanal kürzer sein als die Einfassung 19 der Platte 12, und/oder kann beispielsweise die Einfassung 19 dazu konfiguriert sein, die Platte 26 der Platte 14 zu komplementieren. Im Einklang mit alternativen Ausführungsformen kann sich der Kanal 44 weiter erstrecken als die Einfassung 19, so dass er in die Platte 14 ragt, wenn an diese gekoppelt. Entsprechend kann der Kanal 44 dazu konfiguriert sein, axial mit der Wellöffnung 16 und/oder 22 ausgerichtet zu sein.
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In Bezug auf 3 ist ein System 10 in einem späteren Stadium des Ernteprozesses gezeigt, welches die Trennung von individuellem biologischem Material in Teile und/oder das Bereitstellen von einem der Teile des individuellen biologischen Materials in die andere der Multiwell-Platten umfasst.
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Im Einklang mit Beispielimplementierungen kann Platte 14 die gleiche Anzahl an Wells wie Platte 12 besitzen, und die Platten können derart konfiguriert sein, dass bei leichtem Anheben der Platte 12 und lateraler Verschiebung der Platte 12 zur Platte 14 Material 34, welches sich in die Wells 22 erstreckt, abgeschert und in den Wells 22 der Platte 14 verbleiben kann. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die Platte 12 einen Teil 45, wie zum Beispiel eine Schräge/Klinge, besitzen, welche derart geneigt ist, dass wenn die Platte 12 über die Öffnung der Platte 14 gezogen wird, das biologische Material abgeschert und in Platte 14 abgelagert wird (siehe zum Beispiel 6A und B). In einer anderen Ausführungsform kann die Platte 12 mit der Platte 14 in Kontakt bleiben und beide Platten können geschüttelt werden, so dass sich biologisches Material von der biologischen Probe trennt und in der Platte 14 verbleibt. Im Einklang mit einer alternativen Ausführungsform kann das Trennen der Platten 12 und 14 einen Abstand zwischen ihnen bereitstellen, in welchem Wurzelmaterial 34 sich immer noch in Well 22 erstreckt. Ein Schneidmechanismus kann in den Abstand zwischen den zwei Platten eingeführt werden und Material 34 kann in Teile geschert werden, wobei ein Teil des Materials 34 sich in das Well 22 erstreckt und in diesem verbleibt. In einer anderen Ausführungsform beispielsweise kann die Platte 14 die gleiche Anzahl an Wells oder weniger Wells als die Platte 12 besitzen. Die Platte 12 kann vollständig von der Platte 14 entfernt und über eine andere Platte platziert werden, welche Wells besitzt, welche dazu konfiguriert sind, Materialteile 34 aufzunehmen, und diese Materialteile 34 können von der Platte 12 abgeschert und der dritten Platte bereitgestellt werden.
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Bezüglich der 4 bis 6 ist eine Draufsicht, eine Schnittansicht und eine Ansicht aus einer isometrischen Perspektive der Platte 12 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Im Einklang mit Beispielimplementierungen umfasst die Platte 12 einen Indizierungsteil 50, welcher die ordnungsgemäße Ausrichtung der Platte 12 mit einer anderen Platte erlaubt, welche einen komplementären Indizierungsteil besitzt.
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In Bezug auf 7 ist eine Beispielplatte 14 gezeigt, welche beispielsweise Wells 22 und einen komplementären Indizierungsteil 50 besitzt. In Bezug auf 8 bis 11 sind Beispielkonfigurationen verschiedener Wells zur Verwendung als Teil einer Wachstums Multiwell-Platte gezeigt, welche unterschiedliche Dimensionsgrößen und Anwendungsbereiche besitzen.
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Nachdem der biologische Teil in der Reservoir-Platte platziert worden ist, können Fragmente des biologischen Teils beispielsweise einer DNA-Extraktion, Marker-Analyse, oder jeglicher Art von DNA-Profilierungsverfahren unterzogen werden. Basierend auf den DNA-Ergebnissen können die entsprechenden Pflanzen in den Multiwell-Platten aus ihren Wells gezogen werden und für zukünftige Arbeiten nach Belieben in größere Behälter umgepflanzt werden.
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Was die strukturellen und methodischen Merkmale betrifft, wurden Ausführungen der Offenbarung im Einklang mit dem Gesetz in einer mehr oder weniger spezifischen Sprache beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die gesamte Erfindung nicht auf die gezeigten und/oder beschriebenen spezifischen Merkmale und/oder Ausführungsformen beschränkt ist, da die offenbarten Ausführungsformen Ausgestaltungen zur Anwendung der Erfindung umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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