DE102020109087A1

DE102020109087A1 - Elektrophoresevorrichtung zur Verwendung bei einem Electroclearing-Verfahren

Info

Publication number: DE102020109087A1
Application number: DE102020109087.0A
Authority: DE
Inventors: Fred S. Wouters-Bunt; Geertruida Bunt; Jörg Ronnenberg; Maren Fräger; Stephan Diekmann
Original assignee: Mobicron GmbH
Current assignee: Mobicron GmbH
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-10-07
Also published as: CA3174630A1; US20230160852A1; MX2022012227A; EP4127651A1; CN115605740A; AU2021248120A1; KR20220162769A; WO2021197972A1; JP2023519398A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrophoresevorrichtung (1) zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben (2), umfassend einen Reaktionsrahmen (3), wobei der Reaktionsrahmen (3) eine offene Oberseite (4) und eine der Oberseite (4) gegenüberliegende Unterseite (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (5) zumindest teilweise eine Öffnung (6) umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung einer Probenkassette (19) für ein Elektrophoreseverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrophoresevorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben.
Transparente biologische Proben (im Folgenden auch als „Präparate“, „Gewebe“ o. dgl. bezeichnet) werden in der Pathologie und Histologie benötigt, um das präparierte Gewebe zum Beispiel dreidimensional abbilden zu können, etwa mittels Lichtblattmikroskopie. Um eine hierfür ausreichende Transparenz der Präparate zu erreichen, müssen diejenigen Komponenten, die eine hohe Absorption aufweisen oder die einen Brechungsindex besitzen, der vom Brechungsindex des zu untersuchenden Gewebes abweicht, aus dem Präparat entfernt werden. Zu diesen Komponenten zählen vor allem die Häm-Gruppen des Blutfarbstoffs Hämoglobin sowie Lipide aus den biologischen Geweben. Der Vorgang des Entfernens nicht-transparenter Stoffe und Komponenten aus einem Gewebe wird als Klären oder Klärung (auch „Clearen“ oder „Clearing“) bezeichnet und ist bekannt. Hierzu bedienen sich einige der Verfahren der Elektrophorese; dieses Vorgehen wird dann auch als „Electroclearing“ bezeichnet.
Bei der herkömmlichen Elektrophorese werden die zu untersuchenden Komponenten (Analyten) innerhalb der festen Phase eines geeigneten Trägermaterials ihrer Größe oder Ladung nach getrennt und somit nachgewiesen, wobei die Leitfähigkeit des Elektrophoresepuffers im Wesentlichen durch die im Vorfeld im Puffer gelösten Ionen bestimmt wird. Der Puffer (auch als „Reaktionsflüssigkeit“ bezeichnet) hat eine hohe Ionenstärke. Eine Kontaminierung des Puffers durch die Analyten und eine daraus folgende Änderung des elektrischen Felds erfolgt dabei in der Regel nicht.
Im Gegensatz dazu ist aus der DE 10 2016 123 458 B3 ein präparatives Elektrophoreseverfahren zur Klärung von Gewebepräparaten bekannt, bei dem der Elektrophoresepuffer eine niedrige Ionenstärke hat. Hier ist die feste Phase das Gewebe, aus welchem die „verunreinigenden“ Komponenten unter Einwirkung eines elektrischen Feldes entfernt werden sollen. Positiv geladene Ionen wandern dabei zur Kathode, negativ geladene zur Anode. Die Ionen bestimmen während ihrer Freisetzung aus dem Gewebe im Wesentlichen die Leitfähigkeit des elektrophoretischen Puffers. Anhand der Änderung der Leitfähigkeit des Puffers während der Elektrophorese lässt sich der Clearing-Prozess quantitativ verfolgen. Um einen möglichst großen Anteil der elektrophoretischen Kraft auf die störenden bzw. zu entfernenden Komponenten wirken zu lassen, muss die Ionenkonzentration des Puffers angemessen niedrig sein und konstant gehalten werden. Eine niedrige Ionenkonzentration minimiert außerdem den Stromfluss und damit die erzeugte Wärme, wodurch thermische Beschädigungen am Gewebe vermieden werden können.
Aus der DE 10 2016 123 458 B3 ist ferner eine Elektrophoresekammer bekannt, die einen um eine Hochachse rotationssymmetrisch ausgebildeten, mit Elektrophoreselösung auffüllbaren taillierten Reaktionsraum, einen nach unten offenen Ringkanal in den Reaktionsraum, eine erste ringförmige Elektrode in dem Reaktionsraum sowie eine zweite ringförmige Elektrode in dem Reaktionsraum oberhalb der Taillierung aufweist. Für das entsprechende Elektrophoreseverfahren muss die Ionenkonzentration des Puffers angemessen niedrig sein und konstant gehalten werden. Während des Klärens muss deshalb der kontaminierte Elektrodenpuffer gegen neuen, nicht kontaminierten Puffer ausgetauscht werden. Ein Austausch des Puffers erfolgt dabei durch Auskippen des alten Puffers über die nach oben offene Reaktionskammer sowie durch anschließendes Einlassen frischen Puffers. Hierbei kann das Gewebe, welches häufig sehr sensitiv gegenüber mechanischen Einwirkungen ist, verletzt werden, weshalb es vor jedem Pufferwechsel aus dem Reaktionsrahmen entnommen werden sollte. Allerdings können auch bei dem Entnahmeschritt der Probe ungewollte Beeinträchtigen der Gewebequalität erfolgen. Zudem ist dieser zusätzliche Arbeitsschritt zeitintensiv.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Elektrophoresevorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben bereitzustellen, welche die Nachteile im Stand der Technik beseitigt und welche vor allem einen einfachen und schnellen Wechsel der Reaktionsflüssigkeit ermöglicht. Die bereitgestellte Elektrophoresevorrichtung soll dabei insbesondere einen Wechsel der Reaktionsflüssigkeit gewährleisten, der für die biologische Probe möglichst schonend ist.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Spezielle Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist in den Ansprüchen 16 und 17 angegeben.
Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Elektrophoresevorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben vorgesehen, umfassend einen Reaktionsrahmen, wobei der Reaktionsrahmen eine offene Oberseite und eine der offenen Oberseite gegenüberliegende Unterseite aufweist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite zumindest teilweise eine Öffnung umfasst. Vorzugsweise ist ein Reaktionsrahmen vorgesehen, dessen Unterseite vollständig als Öffnung ausgestaltet ist. Ein derartiger Reaktionsrahmen weist demnach kein mit dem Reaktionsrahmen verbundenes Bodenteil auf. Als Oberseite des Reaktionsrahmens ist dabei die Seite zu verstehen, die oberhalb einer horizontalen Mittelachse des Reaktionsrahmens angeordnet ist. Entsprechend ist die Unterseite unterhalb der horizontalen Mittelachse des Reaktionsrahmens angeordnet.
Eine auf diese Weise ausgestaltete Elektrophoresevorrichtung ist vorteilhaft für das Clearing-Verfahren, weil sich die Reaktionsflüssigkeit, welche für das Verfahren benötigt wird, problemlos und schnell austauschen lässt. Dazu kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass der Reaktionsrahmen in einem mit Reaktionsflüssigkeit bzw. Puffer gefüllten Aufnahmegefäß aufgenommen ist, wobei das Aufnahmegefäß dazu eine Bodenplatte aufweisen muss. Das Aufnahmegefäß kann dabei zum Beispiel eine Wanne oder ein Hohlzylinder sein. Der in das Aufnahmegefäß eingelassene Reaktionsrahmen bildet zunächst mit der Bodenplatte des Aufnahmegefäßes einen einseitig offenen Reaktionsraum, wobei die offene Seite die Oberseite des Reaktionsrahmens ist, also diejenige Seite, die der Bodenplatte gegenüberliegt. Die Unterseite des Reaktionsrahmens ist dann die Seite, die der Bodenplatte des Aufnahmegefäßes zugewandt ist. Entsprechend ist die Oberseite des Rahmens die Seite, die von der Bodenplatte des Aufnahmegefäßes weggerichtet ist. Es ist außerdem denkbar, dass der Reaktionsrahmen im Bereich einer bodenplattenseitigen Öffnung eine Gitter- oder Netzstruktur aufweist.
Der Reaktionsrahmen kann jederzeit aus dem Aufnahmegefäß entnommen und in ein weiteres, mit frischer Reaktionsflüssigkeit befülltes Aufnahmegefäß überführt werden, ohne dabei große Mengen der kontaminierten Reaktionsflüssigkeit zu übertragen. Dabei kann die alte Reaktionsflüssigkeit über die Öffnung in der Unterseite des Rahmens ablaufen. Durch einen derartigen modularen Aufbau der Vorrichtung, umfassend einen Reaktionsrahmen und ein Aufnahmegefäß, wird auf einfache Art und Weise ein Pufferwechsel ermöglicht. Insbesondere muss die Vorrichtung für den Wechsel des Puffers nicht gekippt werden.
Der Reaktionsrahmen kann eine Deckelplatte aufweisen, die fest oder lösbar mit der Oberseite des Reaktionsrahmens verbunden ist, wobei die Deckelplatte die Oberseite des Reaktionsrahmens und des Aufnahmegefäßes im Wesentlichen vollständig bedecken kann. Eine lösbare Verbindung kann dabei etwa durch eine Steckverbindung ermöglicht werden. Sobald die Deckelplatte den Reaktionsrahmen und gegebenenfalls das Aufnahmegefäß bedeckt, wird der Reaktionsraum vollständig abgeschlossen. Auf diese Weise wird verhindert, dass Fremdkörper in den Reaktionsraum eindringen oder Anwender der Vorrichtung während der Elektrophorese mit dem Puffer in Kontakt kommen können.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist ein horizontaler Reaktionsrahmen vorgesehen. Der horizontale Reaktionsrahmen umfasst vier innere Seitenwände, die quaderförmig zueinander angeordnet sind. Dabei kann ein entsprechendes Aufnahmegefäß vorgesehen sein, das vier äußere Seitenwände aufweist, die ebenfalls quaderförmig zueinander angeordnet sind. Die inneren Seitenwände können jeweils gleich lang sein oder zwei lange und zweite kurze Seitenwände umfassen. Entsprechend kann der Reaktionsrahmen eine quadratische oder eine rechteckige Form aufweisen. Dasselbe gilt analog für die äußeren Seitenwände und für das Aufnahmegefäß. Bei einer derartigen Ausführungsform müssen die vier äußeren Seitenwände des Aufnahmegefäßes einen gemeinsamen Innenumfang aufweisen, der größer ist als ein gemeinsamer Außenumfang der inneren Seitenwände des Reaktionsrahmens. Die inneren bzw. die äußeren Seitenwände können jeweils miteinander verklebt sein oder ineinandergesteckt werden. Die äußeren Seitenwände des Aufnahmegefäßes sollten eine Höhe aufweisen, die mindestens die Hälfte der Höhe der inneren Seitenwände des Reaktionsrahmens beträgt. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der die äußeren Seitenwände des Aufnahmegefäßes mindestens genauso hoch ausgebildet sind wie die inneren Seitenwände des Reaktionsrahmens. Außerdem sollte zwischen den äußeren Seitenwänden des Aufnahmegefäßes und den inneren Seitenwänden des Reaktionsrahmens ein ausreichend großer Abstand vorliegen, damit eine schnelle und unproblematische Einführung und Entnahme des Rahmens aus der Wanne möglich sind. Vorzugsweise sollte dieser Abstand mindestens 0,5 cm betragen.
Ebenso kann eine vertikale Ausführungsform vorgesehen sein, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Reaktionsrahmen einen inneren Hohlzylinder umfasst. Ein entsprechendes Aufnahmegefäß ist als äußerer Hohlzylinder ausgestaltet, wobei der äußere Hohlzylinder des Aufnahmegefäßes einen Innenumfang aufweist, der größer ist als ein Außenumfang des inneren Hohlzylinders des Reaktionsrahmens. Der äußere Hohlzylinder des Aufnahmegefäßes sollte eine Höhe aufweisen, die mindestens die Hälfte der Höhe des inneren Hohlzylinders des Reaktionsrahmens beträgt. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der der äußere Hohlzylinder des Aufnahmegefäßes mindestens genauso hoch ist wie der innere Hohlzylinder des Reaktionsrahmens. Außerdem sollte zwischen dem inneren und dem äußeren Hohlzylinder ein ausreichend großer konzentrischer Abstand vorliegen, damit eine schnelle und unproblematische Einführung und Entnahme des Rahmens aus dem Aufnahmegefäß möglich sind. Vorzugsweise sollte dieser Abstand mindestens 0,5 cm betragen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Elektrophoresevorrichtung eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist. Die erste und die zweite Elektrode lassen sich an eine Spannungsquelle anschließen, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Dabei wird das biologische Gewebe im Wesentlichen mittig im Reaktionsraum angeordnet, weil sich dort ein annähernd homogenes elektrisches Feld zwischen den einander gegenüberliegend angeordneten Elektroden konzentriert. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils als Flächenelektroden oder als Elektrodennetz ausgebildet sind. Derartig ausgestaltete Elektroden haben den Vorteil, dass sich das elektrische Feld über den gesamten Reaktionsraum gleichmäßig verteilt und nicht bloß auf einen bestimmten Bereich innerhalb der Reaktionsflüssigkeit beschränkt ist. Denkbar sind aber auch andere Elektrodenformen, wie z.B. zickzack-artig ausgestaltete Elektroden. Es ist ferner von Vorteil, wenn die erste Elektrode und die zweite Elektrode mit jeweils einer elektrischen Durchführung mit der Stromquelle in elektrischem Kontakt stehen. Über die elektrischen Durchführungen lassen sich die Elektroden besonders einfach mit einem Spannungsgerät verbinden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Kontakte zur Verbindung der Durchführungen mit der Stromquelle in die Deckelplatte des Reaktionsrahmens eingelassen sind, sodass zum Anschließen der Vorrichtung an die Stromquelle ein Anbringen bzw. ein Aufsetzen der Deckelplatte auf den Reaktionsrahmen nötig ist. In diesem Fall können die elektrischen Kontakte gleichzeitig als Steckverbindungen zum Fixieren des Deckels an dem Reaktionsrahmen dienen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass im Reaktionsraum nur Strom fließen kann, wenn der Deckel mit dem Reaktionsrahmen verbunden ist, wenn also ein geschlossener Reaktionsraum vorliegt.
Gemäß der horizontalen Ausführungsform ist außerdem vorgesehen, dass die erste Elektrode reaktionsraumseitig an einer der inneren Seitenwände des Reaktionsrahmens angeordnet ist und dass die zweite Elektrode reaktionsraumseitig an derjenigen inneren Seitenwand angeordnet ist, die der ersten Elektrode gegenüberliegt. Die beiden Elektroden sollten dabei parallel angeordnet sein und in derselben horizontalen Mittelachse liegen. Eine solche Anordnung der Elektroden hat einen Stromfluss in horizontaler Richtung zur Folge. Die Probe sollte dabei zwischen den Elektroden angeordnet sein.
Gemäß der vertikalen Ausführungsform sollte die erste Elektrode reaktionsraumseitig an der Deckelplatte des Reaktionsrahmens angeordnet sein und die zweite Elektrode sollte reaktionsraumseitig an der Bodenplatte des Aufnahmegefäßes angeordnet sein. Die beiden Elektroden sollten dabei in derselben vertikalen Mittelachse liegen. Eine solche Anordnung der Elektroden hat einen Stromfluss in vertikaler Richtung zur Folge. Die Probe sollte dabei zwischen den Elektroden angeordnet sein.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Elektrophoresevorrichtung eine Probenkassette umfasst, in welcher die Probe befestigt wird und mit der die Probe im Reaktionsraum zwischen den Elektroden angeordnet werden kann. Die Probenkassette kann dabei standardisiert sein. Die erfindungsgemäße Verwendung der Probenkassetten erleichtert die Durchführung von Elektrophoreseverfahren. Es ist zum Beispiel möglich, dass jede Kassette einen Strich- und/oder Farbcode aufweist, über welchen sich die Kassetten identifizieren lassen. Eine derartige Kodierung hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie die Orientierung der Probenkassette relativ zur Richtung der Elektrophorese anzeigt. Bei einem Wechsel der Probenkassette in ein anderes Aufnahmegefäß kann sie auf diese Weise leicht in korrekter Elektrophorese-Richtung eingesetzt werden. Darüber hinaus kann zusätzlich ein Kassettenhalter vorgesehen sein, in den die Probenkassette einspannbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Probenkassette ein Bodenelement und ein Deckelelement umfasst, die zu einer die Probe umschließenden Kassette zusammensteckbar sind, wobei das Bodenelement und das Deckelelement insbesondere über eine flexible Verbindung (zum Beispiel ein Scharnier) schwenkbar miteinander verbunden sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Probenkassette bzw. die Kassette zumindest abschnittsweise perforiert ist, wobei insbesondere das Bodenelement und das Deckelement jeweils eine Vielzahl rasterartig angeordneter Perforationen aufweisen. Durch die Perforationen kann Puffer an die Gewebeprobe gelangen, wodurch wiederum gewährleistet wird, dass der elektrische Strom die gewünschten Stoffe aus der Probe entfernen kann. Derartige Probenkassetten eignen sich besonders zur Verwendung bei einem Clearing-Verfahren, weil sie sich leicht standardisieren lassen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Reaktionsrahmen mindestens ein Aufnahmeprofil zur Aufnahme der Probenkassette (oder zur Aufnahme des Kassettenhalters) aufweist. Gemäß der horizontalen Ausgestaltung der Vorrichtung sind dazu Nuten vorgesehen, die jeweils reaktionsraumseitig an zwei gegenüberliegenden inneren Seitenwänden ausgebildet sind und in vertikaler Richtung verlaufen. Vorteilhafterweise kann das mindestens eine Aufnahmeprofil außerdem eine horizontal ausgebildete Nut umfassen, die reaktionsraumseitig in der Bodenplatte des Aufnahmegefäßes ausgebildet ist. Gemäß dieser Lösung kann die Probenkassette durch Einschieben in vertikaler Richtung in die Nuten eingeführt werden. Eine derartig ausgebildete Aufnahme hat den Vorteil, dass die Probenkassette einfach und zuverlässig in die Aufnahme einbringbar ist. Ferner ergibt sich aus einer derartigen Konstruktion, dass der Reaktionsraum in ein erstes Reaktionskompartiment und ein zweites Reaktionskompartiment geteilt wird, wenn die Probenkassette oder der Kassettenhalter im Aufnahmeprofil aufgenommen ist. Damit die Probenkassette oder der Kassettenhalter den Reaktionsraum in zwei Reaktionskompartimente teilen kann, sind die Probenkassette oder der Kassettenhalter derart ausgebildet, dass sie jeweils über die Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit hinausragen, wenn sie im Aufnahmeprofil der Kammer aufgenommen sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Strom, der während des elektrophoretischen Clearing-Verfahrens zwischen den Elektroden fließt, ausschließlich durch die Probenkassette bzw. den Kassettenhalter und insbesondere durch die Gewebeprobe verläuft.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist bei der horizontalen Ausführung der Elektrophoresevorrichtung außerdem vorgesehen, dass das Aufnahmeprofil entlang einer vertikalen Mittelachse angeordnet ist. Ferner ist es möglich, dass die Probenkassette und das Aufnahmeprofil derart ausgebildet sind, dass die biologische Probe im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Mittelachse und damit parallel zu den Elektroden ausgerichtet ist, wenn die Probenkassette direkt im Aufnahmeprofil aufgenommen ist. Entsprechend sollte auch der Kassettenhalter derart ausgebildet sein, dass die biologische Probe im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Mittelachse ausgerichtet ist, wenn der Kassettenhalter im Aufnahmeprofil aufgenommen ist. Hierdurch lässt sich die biologische Probe dort im Reaktionsraum anordnen, wo sich ein annähernd homogenes elektrisches Feld zwischen den Elektroden konzentriert. Es ist außerdem denkbar, dass ein Pufferwechsel im Reaktionsraum durchgeführt werden kann, indem die Probenkassette aus der Elektrophoresevorrichtung in einer Aufwärtsrichtung entnommen und in einen mit frischem bzw. neuem Puffer befüllte Reaktionsraum eingesetzt wird. Hierdurch kann der Pufferwechsel zusätzlich vereinfacht werden. Das Aufnahmeprofil sollte bevorzugterweise einen Arretiermechanismus aufweisen, mit dem die Probenkassette bzw. der Kassettenhalter an einer bestimmten Position relativ zum Reaktionsrahmen arretiert werden kann. Dieser Mechanismus kann zum Beispiel eine Verjüngung der mindestens einen Nut in Richtung der Unterseite des Reaktionsrahmens sein, durch welche verhindert wird, dass die Probenkassette bzw. der Kassettenhalter nach unten, also in Richtung der Unterseite, durch das Aufnahmeprofil des Reaktionsrahmens rutscht. Der Arretiermechanismus ermöglicht eine schnelle und sichere Überführung des Reaktionsrahmens von einem Aufnahmegefäß in ein anderes, ohne Risiko eines Verlusts der Probenkassette bzw. des Kassettenhalters.
Gemäß der vertikalen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Aufnahmeprofil eine ringförmige Auflage ist, die reaktionsraumseitig am inneren Hohlzylinder angeordnet ist und in der die Probenkassette (oder der Kassettenhalter) aufgenommen ist. Dabei wird der Reaktionsraum in ein erstes Reaktionskompartiment und ein zweites Reaktionskompartiment geteilt, wenn die Probenkassette bzw. der Kassettenhalter in dem Aufnahmeprofil aufgenommen ist. Zur Ausführung der vertikalen Elektrophorese kann außerdem vorgesehen sein, dass der Kassettenhalter oder das Aufnahmeprofil mindestens ein Entlüftungsloch aufweisen, welches die beiden Reaktionskompartimente verbindet. Das Entlüftungsloch dient dazu, bei dem Befüllen des Reaktionsraums mit Puffer im unteren Teil entstehende Gas- oder Luftblasen nach oben abzuführen. Das Entlüftungsloch ermöglicht einen Durchtritt dieser Blasen, sodass sie ungehindert an die Oberfläche treten können. Darüber hinaus kann das Aufnahmeprofil relativ zur horizontalen Mittelachse geneigt sein. Die Neigung hat den Vorteil, dass der Kassettenhalter bzw. die Probenkassette ebenfalls mit einer Neigung relativ zur horizontalen Mittelachse aufgenommen werden können. Dabei ist ferner denkbar, dass das Entlüftungsloch am höchsten Punkt des Kassettenhalters oder des Aufnahmeprofils ausgebildet ist, wobei als höchster Punkt derjenige Bereich des Kassettenhalters oder des Aufnahmeprofils zu verstehen ist, der am nächsten zur Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit liegt. Vorteilhafterweise sammeln sich auf die Weise die beim Befüllen des unteren Reaktionsraums entstehenden Gasblasen in der Nähe des Entlüftungslochs, durch welches sie dann in Richtung der Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit abgelassen werden können.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die inneren und die äußeren Seitenwände sowie die Bodenplatte aus einem chemisch inerten und elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Glas oder Kunstsoff, hergestellt sind. Denkbar ist zum Beispiel, dass das Aufnahmegefäß und der Rahmen aus Acrylglas hergestellt sind. Bevorzugt sind auch die Probenkassette und der Kassettenhalter aus einem chemisch inerten und elektrisch isolierenden Material hergestellt, wobei die Probenkassette und der Kassettenhalter vorzugsweise aus einem Kunstsoff, besonders bevorzugt aus Polyoxymethylen hergestellt sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Strom, der während des elektrophoretischen Clearing-Verfahrens zwischen den Elektroden fließt, ausschließlich durch die Gewebeprobe verläuft und nicht durch den Probenkassette oder den Kassettenhalter.
Gemäß der vertikal ausgebildeten Elektrophoresevorrichtung umfasst das Aufnahmegefäß eine Bodenplatte und einen äußeren Hohlzylinder. Der Reaktionsrahmen umfasst einen inneren Hohlzylinder. Beide Hohlzylinder sind dabei rotationssymmetrisch um eine vertikale Mittelachse ausgebildet. Die Anordnung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Außenumfang des inneren Hohlzylinders kleiner ist als der Innenumfang des äußeren Hohlzylinders, wodurch zwischen dem inneren Hohlzylinder und dem äußeren Hohlzylinder ein ringförmiger Zwischenraum entsteht, wenn der Reaktionsrahmen im Aufnahmegefäß aufgenommen ist. Eine derartige Elektrophoresevorrichtung lässt sich schnell und problemlos herstellen und zusammensetzen und ist somit besonders einfach in der Handhabe.
Ferner kann nach einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der innere Hohlzylinder mit der Deckelplatte verbunden ist und sich vertikal in Richtung der Bodenplatte erstreckt. Der äußere Hohlzylinder erstreckt sich von der Bodenplatte vertikal in Richtung der Deckelplatte, wobei eine erste Höhe des inneren Hohlzylinders kleiner ist als eine zweite Höhe des äußeren Hohlzylinders, wodurch sich zwischen dem bodenplattenseitigen Ende des inneren Hohlzylinders und der Bodenplatte ein Spalt ausbildet.
Es kann vorgesehen sein, dass die erste Elektrode am Reaktionsrahmen von der mittleren Horizontalachse ausgehend in Richtung der Deckelplatte im oberen Kammerelement angebracht ist, und zwar an der dem Reaktionsraum zugewandten Seite des inneren Hohlzylinders. Dabei sollte der Abstand der ersten Elektrode zur mittleren Horizontalachse größer sein als der Abstand der ersten Elektrode zur Deckelplatte. Die zweite Elektrode kann dagegen entweder konzentrisch im Aufnahmegefäß an einer dem Reaktionsraum zugewandten Seite der Bodenplatte angebracht sein, oder an einer dem Reaktionsraum zugewandten Seite des äußeren Hohlzylinders, oder an einer dem äußeren Hohlzylinder zugewandten Seite des innerem Hohlzylinders angebracht sein. In den letzten beiden Fällen sollte zwischen dem bodenplattenseitigen Ende des inneren Hohlzylinders und der Bodenplatte ein Spalt ausbildet sein. Dies kann erreicht werden, indem eine Deckelplatte verwendet wird, an welcher der innere Hohlzylinder angebracht ist. Der innere Hohlzylinder erstreckt sich dann vertikal in Richtung der Bodenplatte und kann eine erste Höhe aufweisen, die kleiner ist als die zweite Höhe des äußeren Hohlzylinders. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die zweite (untere) Elektrode geringfügig oberhalb des Spaltes angeordnet ist. Gasblasen, die bei der Elektrophorese an der zweiten Elektrode entstehen, steigen aufgrund der Anordnung der unteren Elektrode im ringförmigen Zwischenraum zwischen äußerem und innerem Hohlzylinder auf und sammeln sich nicht unter der Probenkassette bzw. unter dem Kassettenhalter. Damit die auf diese Weise entstehenden Gasblasen aus der Elektrophoresevorrichtung entweichen können, kann der äußere Hohlzylinder in einem Bereich nahe der Deckelplatte zum Beispiel Perforationen aufweisen, über welche die Gasblasen an die Außenumgebung abgegeben werden können. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Deckelplatte den äußeren Hohlzylinder nicht berührt, sodass zwischen äußerem Hohlzylinder und Deckelplatte ein kleiner Spalt bestehen bleibt, wenn die Deckelplatte auf dem inneren Hohlzylinder aufliegt. Durch diesen Spalt können dann die Gasblasen nach außen entweichen. Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können jeweils ringförmig ausgebildet sein. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sich das elektrische Feld über den gesamten Reaktionsraum gleichmäßig verteilt. In dieser Ausführungsform der Reaktionskammer sind die Probe und die Elektroden im Wesentlichen in derselben vertikalen Ebene angeordnet. Eine vertikale Elektrophoresevorrichtung hat den Vorteil, dass die Probenkassette mitsamt der Gewebeprobe waagerecht angeordnet werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Deckelplatte einen Vertikalstift zum Verschließen und Öffnen des Entlüftungslochs des Kassettenhalters bzw. des Aufnahmeprofils aufweist, wobei der Vertikalstift durch ein entsprechendes Loch in der Deckelplatte führt, sodass er von außerhalb des Reaktionsraums bedient werden kann. Der Vertikalstift ist insbesondere dazu vorgesehen, das Entlüftungsloch wahlweise zu öffnen oder zu schließen, sodass Luftblasen, die sich beim Befüllen mit Reaktionsflüssigkeit im unteren Reaktionsraum unter der Probenkassette oder Kassettenhalter ansammeln, im geöffneten Zustand durch das Entlüftungsloch entweichen können. Nach dem vollständigen Befüllen der Reaktionsräume mit Reaktionsflüssigkeit und dem Entweichen der Luftblasen wird das Entlüftungsloch mit dem Vertikalstift geschlossen.
Vorteilhafterweise kann die Deckelplatte ein Durchgangsloch zum Befüllen des Reaktionsraums mit Reaktionsflüssigkeit aufweisen, wobei das Durchgangsloch vorzugsweise verschließbar ausgebildet ist. Darüber hinaus ist denkbar, dass das Durchgangsloch im Wesentlichen zentral in der Deckelplatte eingelassen ist. Über das Durchgangsloch in der Deckelplatte lässt sich die Elektrophoresevorrichtung auf einfache Art und Weise mit Reaktionsflüssigkeit bzw. Puffer befüllen. Die Möglichkeit, die beiden Reaktionskompartimente separat, d.h. getrennt voneinander mit Reaktionsflüssigkeit zu befüllen, ist dabei besonders schonend für die Probe.
Bei der vertikalen Ausgestaltung ist ein Pufferwechsel realisierbar, indem der innere Hohlzylinder des Reaktionsrahmens zusammen mit der Probe aus dem äußeren Hohlzylinder des Aufnahmegefäßes herausgenommen und in ein mit unverbrauchtem Puffer gefülltes zweites Aufnahmegefäß eingesetzt wird. Die Reaktionsflüssigkeit kann dabei über die Öffnung in der Unterseite des zylindrischen Rahmens ablaufen. Somit wird insbesondere ein schneller Wechsel des Puffers während des Clearing-Verfahrens ermöglicht. Durch den Austausch der Reaktionsflüssigkeit wird der ursprünglich niedrige und durch Elution von Substanzen aus dem Gewebe angestiegene elektrische Strom wieder auf den niedrigen Ausgangswert heruntergesetzt. Der Zeitpunkt, zu dem der Puffer zu tauschen ist, wird entsprechend dem Verlauf der Strom-Spannungs-Charakteristik von der Stromversorgung angezeigt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die erste Elektrode über eine erste elektrische Durchführung zur Kontaktierung mit der Stromquelle verfügt und dass die zweite Elektrode über eine zweite elektrische Durchführung zur Kontaktierung mit der Stromquelle verfügt. Vorteilhafterweise können die erste Durchführung zur Stromquelle in der Deckelplatte und die zweite Durchführung in der Deckel- oder Bodenplatte angeordnet sein.
Darüber hinaus ist denkbar, dass der innere und der äußere Hohlzylinder sowie die Bodenplatte aus einem chemisch inerten und elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus Glas oder aus einem Kunstsoff (z.B. Acrylglas), hergestellt sind. Ferner ist vorgesehen, dass die Probenkassette und der Kassettenhalter aus einem chemisch inerten und elektrisch isolierenden Material hergestellt sind, wobei die Probenkassette und der Kassettenhalter bevorzugt aus einem Kunstsoff, besonders bevorzugt aus Polyoxymethylen hergestellt sind. Schließlich ist auch denkbar, dass die Probenkassette zumindest abschnittsweise perforiert ist, wobei insbesondere das Bodenelement und das Deckelement jeweils eine Vielzahl rasterartig angeordneter Perforationen aufweisen. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Strom, der während des elektrophoretischen Clearing-Verfahrens zwischen den Elektroden fließt, durch die Gewebeprobe verläuft und nicht durch die Probenkassette oder den Kassettenhalter. Ein Stromfluss an der Probe vorbei, etwa durch die Reaktionsflüssigkeit oder durch Abschnitte der Probenkassette oder des Kassettenhalters, soll vermieden werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Probenkassette ein Bodenelement und ein Deckelelement umfasst, die zu einer die Probe umschließenden Kassette zusammensteckbar sind, wobei das Bodenelement und das Deckelelement insbesondere über eine flexible Verbindung oder Scharnier schwenkbar miteinander verbunden sind.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

1 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer horizontalen Ausführungsform in schematischer Draufsicht;
2 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer horizontalen Ausführungsform mit einer Probenkassette und einem Aufnahmegefäß in schematischer Draufsicht;
3 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer horizontalen Ausführungsform mit einem Aufnahmegefäß und einer Deckelplatte in einem längsseitigen Vertikalquerschnitt;
4 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer horizontalen Ausführungsform mit einem Aufnahmegefäß und einer Deckelplatte in einem querseitigen Vertikalquerschnitt;
5 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer vertikalen Ausführungsform in einem Vertikalquerschnitt;
6 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem Spalt in einem Vertikalquerschnitt.
7 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer weiteren vertikalen Ausführungsform in einem Vertikalquerschnitt;
8 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung gemäß einer weiteren vertikalen Ausführungsform in einem Vertikalquerschnitt;
9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Probenkassette.

1 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer horizontalen Ausführungsform in schematischer Draufsicht. Die gezeigte Elektrophoresevorrichtung 1, welche zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben 2 vorgesehen ist, umfasst bevorzugt eine (nicht dargestellte) Probenkassette 19 sowie einen Reaktionsrahmen 3. Der Reaktionsrahmen 3 ist aus vier inneren Seitenwänden 13a-d aufgebaut, wobei die inneren Seitenwände 13a-d derart miteinander verbunden sind, dass sie einen zweiseitig offenen Quader und somit einen zweiseitig offenen Reaktionsraum 9 ausbilden. Der Reaktionsrahmen 3 ist an einer Oberseite 4 (3) und an einer Unterseite 5 (3) offen ausgestaltet. Dabei ist die Oberseite 4 des Reaktionsrahmens 3 oberhalb einer horizontalen Mittelachse B (3) des Reaktionsrahmens 3 angeordnet, während die Unterseite 5 unterhalb der horizontalen Mittelachse B angeordnet ist. Bei dem Reaktionsrahmen 3, wie er in 1 gezeigt ist, sind das Probenpräparat 2 (nicht gezeigt) und die Elektroden 11, 12 im Wesentlichen in derselben horizontalen Ebene angeordnet. Hierdurch kann die Reaktionsflüssigkeit 27 auf einfache Art und Weise gewechselt werden. Insbesondere kann auf ein Auskippen der alten Reaktionsflüssigkeit 27 aus dem Reaktionsrahmen 3 verzichtet werden. Gleichzeitig lässt sich hierdurch, zum Beispiel durch Auswechseln der Pufferlösung 27, die Stärke des elektrischen Stroms beeinflussen.
Der in 1 gezeigte Reaktionsrahmen 3 weist im Reaktionsraum 9 eine erste Elektrode 11 mit einer ersten elektrischen Durchführung 36 zur Kontaktierung mit der Stromquelle und eine zweite Elektrode 12 mit einer zweiten elektrischen Durchführung 37 zur Kontaktierung mit der Stromquelle auf. Die erste und die zweite Elektrode 11, 12 lassen sich über die elektrischen Durchführungen 36, 37 an eine Gleichspannungsquelle anschließen, um ein elektrisches Feld zu erzeugen.
Darüber hinaus ist in 1 ein Aufnahmeprofil 24 in Form von Nuten 33 gezeigt. Das Aufnahmeprofil 24 dient zur Aufnahme der Probenkassette 19 oder zur Aufnahme des Kassettenhalters 20. Gemäß der gezeigten Ausführungsform umfasst das Aufnahmeprofil 24 Nuten 33, die jeweils reaktionsraumseitig an zwei gegenüberliegenden inneren Seitenwänden 13a,c ausgebildet sind und im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufen. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Nuten 33 in Richtung der Unterseite 5 des Reaktionsrahmens 3 verjüngen, wodurch verhindert wird, dass die Probenkassette 19 bzw. der Kassettenhalter 20 nach unten (also in Richtung Unterseite 5) durch die Nuten 33 des Reaktionsrahmens 3 rutscht. Der Arretiermechanismus ermöglicht somit eine schnelle und sichere Überführung des Reaktionsrahmens 3 von einem Aufnahmegefäß 7 in ein anderes, ohne Risiko eines Verlusts der Probenkassette 19 bzw. des Kassettenhalters 20. Ein derartig ausgebildetes Aufnahmeprofil 24 hat also den Vorteil, dass die Probenkassette 19 bzw. der Kassettenhalter 20 einfach und zuverlässig in die Aufnahme 24 einbringbar sind.
2 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer horizontalen Ausführungsform mit einer Probenkassette 19 und einem Aufnahmegefäß 7 in schematischer Draufsicht. Das Aufnahmegefäß 7, welches bei horizontaler Ausführungsform vorzugsweise eine Wanne ist, weist vier äußere Seitenwände 14a-d auf, welche zusammen mit einer Bodenplatte 8 (3) einen zur Oberseite hin offenen Quader bilden. Dabei ist als Oberseite 4 des Rahmens 3 die Seite zu verstehen, die von der Bodenplatte 8 der Wanne 7 weggerichtet ist. Entsprechend ist die Unterseite 5 des Reaktionsrahmens 3 die Seite, die der Bodenplatte 8 der Wanne 7 zugewandt ist. Die äußeren Seitenwände 14a-d spannen einen Innenumfang 15a auf, der größer ist als der Außenumfang 16a des ebenfalls quaderförmigen Reaktionsrahmens 3. Hierdurch besteht zwischen den äußeren Seitenwänden 14a-d der Wanne 7 und den inneren Seitenwänden 13a-d des Reaktionsrahmens 3 ein Abstand. Dieser sollte ausreichend groß sein, damit eine schnelle und unproblematische Einführung und Entnahme des Rahmens 3 aus der Wanne 7 möglich sind. Vorzugsweise sollte der Abstand mindestens 0,5 cm betragen. Ist die Wanne 7 mit Puffer 27 gefüllt, bilden Reaktionsrahmen 3 und Bodenplatte 8 einen einseitig offenen Reaktionsraum 9. Der Reaktionsrahmen 3 kann dabei jederzeit aus dem Aufnahmegefäß 7 entnommen und in ein weiteres, mit frischer Reaktionsflüssigkeit 27 befülltes Aufnahmegefäß 7 überführt werden, ohne dabei alte Reaktionsflüssigkeit 27 zu übertragen. Die Reaktionsflüssigkeit 27 kann dann über die Öffnung 6 in der Unterseite des Rahmens 3 ablaufen. Hierdurch wird auf einfache Art und Weise ein Pufferwechsel ermöglicht. Insbesondere muss die Vorrichtung 1 nicht gekippt werden.
Die Probenkassette 19 ist gemäß 2 in die Nuten 33 eingelassen. Der Reaktionsraum 9 wird dabei in ein erstes Reaktionskompartiment 25 und ein zweites Reaktionskompartiment 26 geteilt, wenn die Probenkassette 19 in den Nuten 33 aufgenommen ist. Dadurch wird die biologische Probe 2 im Wesentlichen mittig im Reaktionsraum 9 angeordnet, wo sich ein annähernd homogenes elektrisches Feld zwischen den Elektroden 11, 12 konzentriert. Der Stromfluss erfolgt dabei von einer der Elektroden 11, 12 (Anode) zur anderen (Kathode) und verläuft durch die Probe 2. Auf diese Weise werden die verunreinigenden Komponenten aus der Probe 2 entfernt, wobei negativ geladene Ionen zur Anode wandern, positiv geladene Ionen zur Kathode.
3 zeigt die Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer horizontalen Ausführungsform mit einem Aufnahmegefäß 7 und einer Deckelplatte 10 in einem längsseitigen Vertikalquerschnitt. Die Probenkassette 19 ist dabei in einen Kassettenhalter 20 eingespannt, welcher wiederum von den Nuten 33 aufgenommen wird. Damit der Kassettenhalter 20, in den die Probenkassette 19 eingefasst ist, den Reaktionsraum 9 in zwei Reaktionskompartimente 25, 26 teilen kann, ist der Kassettenhalter 20 derart ausgebildet, dass er über die Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit 27 hinausragt, wenn er im Aufnahmeprofil 24 des Rahmens 3 aufgenommen ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Strom, der während des elektrophoretischen Clearing-Verfahrens zwischen den Elektroden 11, 12 fließt, ausschließlich durch die Gewebeprobe 2 verläuft.
In 3 ist ferner gezeigt, wie der Reaktionsrahmen 3 im Aufnahmegefäß 7 aufgenommen ist. Dabei ist zu entnehmen, wie die inneren Seitenwände 13a-d zusammen mit der Bodenplatte 8 einen Reaktionsraum 9 bilden, welcher wiederum in ein erstes 25 und ein zweites Reaktionskompartiment 26 geteilt wird, wenn der Kassettenhalter 20 in den Nuten 33 aufgenommen ist. Darüber hinaus ist eine Deckelplatte 10 gezeigt.
4 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer horizontalen Ausführungsform mit einem Aufnahmegefäß 7 und einer Deckelplatte 10 in einem querseitigen Vertikalquerschnitt. Gemäß der gezeigten Ausgestaltung sind die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 jeweils in Form einer Stabelektrode ausgebildet. Allerdings können auch Flächenelektroden 11, 12 oder als Netz ausgebildete Elektroden 11, 12 vorgesehen sein. Flächenelektroden 11, 12 haben den Vorteil, dass sich das elektrische Feld über den gesamten Reaktionsraum 9 gleichmäßig verteilt und nicht bloß auf einen bestimmten Bereich innerhalb der Reaktionsflüssigkeit 27 beschränkt ist. Es ist ferner vorteilhaft, wenn die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 mit jeweils einer elektrischen Durchführung 36, 37 mit der Stromquelle in elektrischem Kontakt stehen. Über die elektrischen Durchführungen 36, 37 lassen sich die Elektroden 11, 12 besonders einfach mit einem Spannungsgerät verbinden
Wie aus 3 und 4 weiter entnommen werden kann, weist die gezeigte Vorrichtung 1 eine Deckelplatte 10 auf, die an der Oberseite 4 des Reaktionsrahmens 3 anbringbar ist. Der Deckel 10 kann dabei zum Beispiel auf den Rahmen 3 aufgesetzt oder gesteckt werden. Durch den Deckel 10 werden der Reaktionsrahmen 9 und das Aufnahmegefäß 7 vollständig abgeschlossen, sodass keine Fremdkörper in den Reaktionsraum 9 eindringen können. Somit wird ein sicheres und sauberes Clearing-Verfahren gewährleistet. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest einer der elektrischen Kontakte zur Verbindung der elektrischen Durchführungen 36, 37 mit einer Stromquelle in der Deckelplatte 10 eingelassen sind, sodass zum Anschließen der Vorrichtung 10 an die Stromquelle ein Aufsetzen der Deckelplatte 10 auf den Reaktionsrahmen 3 nötig ist. In diesem Fall können die elektrischen Kontakte gleichzeitig als Steckverbindungen zum Anbringen des Deckels 10 an dem Reaktionsrahmen 3 dienen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass im Reaktionsraum 9 nur Strom fließen kann, wenn die Deckelplatte 10 den Reaktionsrahmen 3 verschließt, was als zusätzlicher Sicherheitsaspekt dient.
Darüber hinaus sind in 4 der Kassettenhalter 20 und die Probenkassette 19 gezeigt, wobei die Probenkassette 19 im Kassettenhalter 20 aufgenommen ist. Für das Ausführungsbeispiel ist jedoch ebenso denkbar, dass die Probenkassette 19 direkt in die Nuten 33 eingeführt wird, ohne dabei einen zusätzlichen Kassettenhalter 20 vorzusehen. Gemäß der Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kassettenhalter 20 in die Nuten 33 des Aufnahmeprofils 24 eingeschoben wird, wodurch die Probe 2 in des Reaktionsrahmens 3 und somit im elektrischen Feld fixiert wird. Die Probenkassette 19 weist netzförmig ausgestaltete Perforationen 23 auf. Durch die Perforationen 23 kann der Puffer 27 an die Gewebeprobe 2 gelangen, sodass der elektrische Strom die gewünschten Stoffe aus der Probe 2 entfernt.
5 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer vertikalen Ausführungsform in einem Vertikalquerschnitt. Bei dieser Ausführungsform sind die erste Elektrode 11, die Probe 2 und die zweite Elektrode 12 im Wesentlichen vertikal zueinander angeordnet. Die gezeigte Elektrophoresevorrichtung 1 umfasst ein Aufnahmegefäß 7 mit einer Bodenplatte 8 und mit einem senkrecht zur Bodenplatte 8 ausgebildeten äußeren Hohlzylinder 18, wobei der äußere Hohlzylinder 18 rotationssymmetrisch um eine vertikale Mittelachse A ausgebildet ist. Die vertikale Elektrophoresevorrichtung 1 umfasst ferner einen Reaktionsrahmen 3, der einen inneren Hohlzylinder 17 und eine Deckelplatte 10 aufweist, wobei der innere Hohlzylinder 17 ebenfalls rotationssymmetrisch um die vertikale Mittelachse A ausgebildet ist. Dabei ist der Außenumfang 16b des inneren Hohlzylinders 17 kleiner als der Innenumfang 15b des äußeren Hohlzylinders 18. Gemäß der gezeigten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen dem inneren Hohlzylinder 17 und dem äußeren Hohlzylinder 18 ein ringförmiger Zwischenraum 31 ausgebildet ist. Hieraus lässt sich der Rahmen 3 einfach und problemlos in das Aufnahmegefäß 7 schieben.
Eine vertikale Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß 5 ermöglicht eine waagerechte Anordnung der Probenkassette 19 mitsamt der Gewebeprobe 2, wodurch der Reaktionsraum 9 in ein oberes erstes Reaktionskompartiment 25 und ein unteres zweites Reaktionskompartiment 26 geteilt wird, wenn der Kassettenhalter 20 bzw. die Probenkassette 19 in der Elektrophoresevorrichtung 1 aufgenommen ist. Zur Aufnahme des Kassettenhalters 20 oder der Probenkassette 19 weist der innere Hohlzylinder 17 an seiner dem Reaktionsraum 9 zugewandten Seite ein Aufnahmeprofil 24 auf, wobei das Aufnahmeprofil 24 gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform als ringförmige Auflage für die Probenkassette 19 ausgebildet ist.
Die in 5 gezeigte Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls einen einfachen Pufferwechsel: Dazu wird der Reaktionsrahmen 3 umfassend innerer Hohlzylinder 17 und Deckelplatte 10 zusammen mit der Probenkassette 19 aus dem äußeren Hohlzylinder 18 des Aufnahmegefäßes 7 herausgenommen und in einen mit frischem Puffer 27 gefüllten äußeren Hohlzylinder 18 eines zweiten Aufnahmegefäßes 7 eingesetzt. Die kontaminierte Reaktionsflüssigkeit 27 kann dabei über das geöffnete Entlüftungsloch 28 und die Öffnung 6 in der Unterseite 5 des zylindrischen Rahmens 3 ablaufen. Zum Öffnen des Entlüftungslochs 28 muss lediglich der Vertikalstift 29 aus dem Entlüftungsloch 28 gezogen werden.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die beiden Reaktionskompartimente 25, 26 separat, d.h. getrennt voneinander mit Reaktionsflüssigkeit 27 zu befüllen. Hierzu weist die Deckelplatte 10 ein Durchgangsloch 30 zum Befüllen des oberen Reaktionskompartiments 25 mit Reaktionsflüssigkeit 27 auf. Das Durchgangsloch 30 ist zentral in der Deckelplatte 10 eingelassen und prinzipiell verschließbar ausgebildet. Es sollte aber während des Elektrophoreseverfahrens geöffnet sein, damit das an den Elektroden 11, 12 entstehende Gas entweichen kann. Vorzugsweise weisen die Probenkassette 19 oder der Kassettenhalter 20 ein Entlüftungsloch 28 auf, damit das an der unteren Elektrode 12 (5) entstehende Gas 34 in das obere Reaktionskompartiment 25 abgeführt werden kann.
Die erste Elektrode 11 ist an einem endständigen Bereich des inneren Hohlzylinders 17 nahe der Oberseite 4 bzw. der Deckelplatte 10 angebracht, und zwar an der dem Reaktionsraum 9 zugewandten Seite des inneren Hohlzylinders 17. Die zweite Elektrode 12 ist gemäß 5 im Wesentlichen konzentrisch im Aufnahmegefäß 7 an einer dem Reaktionsraum 9 zugewandten Seite der Bodenplatte 8 angebracht. Gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform sind die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 jeweils ringförmig ausgebildet. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sich das elektrische Feld über den gesamten Reaktionsraum 9 gleichmäßig verteilt.
6 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer weiteren vertikalen Ausführungsform mit Spalt 32 in einem Vertikalquerschnitt. Der Spalt 32 entsteht dadurch, dass der innere Hohlzylinder 17 mit der Deckelplatte 10 verbunden ist und sich vertikal in Richtung der Bodenplatte 8 erstreckt und dass sich der äußere Hohlzylinder 18 von der Bodenplatte vertikal in Richtung der Deckelplatte 10 erstreckt, wobei der innere Hohlzylinder eine erste Höhe C aufweist, die kleiner ist als eine zweite Höhe D des äußeren Hohlzylinders 18. Die in 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 5 dadurch, dass die zweite Elektrode 12 im Aufnahmegefäß 7 an einer dem Reaktionsraum 9 abgewandten Seite des inneren Holzylinders 17 angebracht ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die zweite Elektrode 12 am bodenplattenseitigen Ende des inneren Hohlzylinders 17 angebracht ist, also geringfügig oberhalb des Spalts 32. Damit die während der Elektrophorese an der zweiten Elektrode 12 entstehenden Gasblasen aus der Elektrophoresevorrichtung 1 entweichen können, kann der äußere Hohlzylinder 18 in einem Bereich nahe der Deckelplatte 10 Öffnungen oder Perforationen aufweisen (nicht gezeigt), über welche die Gasblasen an die Außenumgebung abgegeben werden können. Es ist ebenso denkbar, dass die Deckelplatte 10 nur teilweise auf dem äußeren Hohlzylinder 18 aufliegt, sodass zwischen äußerem Hohlzylinder 18 und Deckelplatte 10 ein kleiner Spalt bestehen bleibt, wenn die Deckelplatte 10 an dem inneren Hohlzylinder 18 angebracht ist. Durch diesen oberen Spalt können dann ebenfalls Gasblasen entweichen. Gemäß der in 6 gezeigten Ausführungsform sind die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 jeweils ringförmig ausgebildet. Beide elektrischen Durchführungen 36, 37 dieser Ausführungsform sind in der Deckelplatte 10 angeordnet.
7 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer weiteren vertikalen Ausführungsform in einem Vertikalquerschnitt. Sie unterscheidet sich von der in 6 gezeigten Elektrophoresevorrichtung 1 lediglich dadurch, dass die zweite Elektrode 12 an der Innenseite des äußeren Hohlzylinders 18 angebracht ist. Dabei ist die Innenseite die Seite, die dem inneren Hohlzylinder 17 zugewandt ist. Die zweite Elektrode ist ferner am bodenplattenseitigen Ende des äußeren Hohlzylinders 18 geringfügig oberhalb des Spalts 32 angebracht. Gemäß der in 7 gezeigten Ausführungsform ist die zweite elektrische Durchführungen 37 in der Bodenplatte 8 angeordnet.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass der Kassettenhalter 20 ein Entlüftungsloch 28 (7 und 8) aufweist, welches das erste Reaktionskompartiment 25 mit dem zweiten Reaktionskompartiment 26 verbindet. Für das Ausführungsbeispiel ist jedoch ebenso denkbar, dass die Probenkassette 19 direkt in das Aufnahmeprofil 24 eingebracht wird, ohne dabei einen zusätzlichen Kassettenhalter 20 vorzusehen. In diesem Fall kann die Probenkassette 19 selbst ein Entlüftungsloch 28 aufweisen. Ferner ist denkbar, dass das Aufnahmeprofil 24 ein Entlüftungsloch 28 aufweist. Das Entlüftungsloch 28 dient vor allem dazu, beim Befüllen des unteren Kompartiments 26 mit Puffer 27 entstehende Gas- oder Luftblasen 34 abzuführen. Das Entlüftungsloch 28 ermöglicht nun den Durchtritt dieser Blasen 34, sodass sie ungehindert an die Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit 27 treten können. Darüber hinaus ist ein Vertikalstift 29 zum Verschließen und Öffnen des Entlüftungslochs 28 vorgesehen, wobei der Vertikalstift 29 durch ein entsprechendes Loch in der Deckelplatte 10 führt, sodass er von außerhalb des Reaktionsraums 9 bedient werden kann. Während des Elektrophoreseverfahrens verschließt der Vertikalstift 29 das Entlüftungsloch 28, damit kein Strom an der Probe 2 vorbei durch das Entlüftungsloch 28 fließen kann.
8 zeigt eine Elektrophoresevorrichtung 1 gemäß einer weiteren vertikalen Ausführungsform in einem Vertikalquerschnitt. Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Ausführungsform ist gemäß der Elektrophoresevorrichtung 1 in 8 vorgesehen, dass das Aufnahmeprofil 24 die Probenkassette 19 bzw. den Kassettenhalter 20 relativ zur horizontalen Mittelachse B geneigt aufnimmt. Dabei ist das Entlüftungsloch 28 am höchsten Punkt des Kassettenhalters 20 ausgebildet, wobei als höchster Punkt derjenige Bereich des Kassettenhalters 20 zu verstehen ist, der am nächsten zur Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit 27 liegt. Vorteilhafterweise sammeln sich die beim Befüllen der unteren Reaktionsklammer 26 mit Puffer 27 bildenden Gasblasen 34 in der Nähe des Entlüftungslochs 28, durch welches sie in Richtung der Oberfläche der Reaktionsflüssigkeit 27 abgelassen werden können.
9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Probenkassette 19. Die Probenkassette 19 umfasst ein Bodenelement 21 und ein Deckelelement 22, welche über Scharniere zu einer die Probe 2 umschließenden Kassette zusammenklappbar sind. Nach der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Probenkassette 19 zumindest abschnittsweise perforiert ist, wobei insbesondere das Bodenelement 21 und das Deckelement 22 jeweils eine Vielzahl rasterartig angeordneter Perforationen 23 aufweisen. Durch die Perforationen 23 kann die Reaktionsflüssigkeit 27 an die Gewebeprobe 2 gelangen, wodurch wiederum gewährleistet wird, dass der elektrische Strom die gewünschten Stoffe aus der Probe 2 entfernt. Zur besseren Zuordnung verschiedener Proben 2 ist außerdem vorgesehen, dass die Probenkassetten 19 einen Strichcode 36 aufweisen, über welchen sie sich identifizieren lassen. Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Probenkassette 19 aus einem chemisch inerten und elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, wobei bevorzugt Polyoxymethylen als isolierendes Material verwendet werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Elektrophoresevorrichtung
2: Proben
3: Reaktionsrahmen
4: Oberseite
5: Unterseite
6: Öffnung
7: Aufnahmegefäß
8: Bodenplatte
9: Reaktionsraum
10: Deckelplatte
11: Erste Elektrode
12: Zweite Elektrode
13a-d: Innere Seitenwände
14a-d: Äußere Seitenwände
15a,b: Innenumfang
16a, b: Außenumfang
17: Innerer Hohlzylinder
18: Äußerer Hohlzylinder
19: Probenkassette
20: Kassettenhalter
21: Bodenelement
22: Deckelelement
23: Perforationen
24: Aufnahmeprofil
25: Erstes Reaktionskompartiment
26: Zweites Reaktionskompartiment
27: Reaktionsflüssigkeit
28: Entlüftungsloch
29: Vertikalstift
30: Durchgangsloch
31: Ringförmiger Zwischenraum
32: Spalt
33: Nuten
34: Gasblase
35: Strichcode
36: Erste elektrische Durchführung
37: Zweite elektrische Durchführung
A: Vertikale Mittelachse
B: Horizontale Mittelachse
C: Erste Höhe
D: Zweite Höhe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016123458 B3 [0004, 0005]

Claims

Elektrophoresevorrichtung (1) zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben (2), umfassend einen Reaktionsrahmen (3), wobei der Reaktionsrahmen (3) eine offene Oberseite (4) und eine der Oberseite (4) gegenüberliegende Unterseite (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (5) zumindest teilweise eine Öffnung (6) umfasst.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsrahmen (3) in ein Aufnahmegefäß (7) einführbar ist, wobei das Aufnahmegefäß (7) eine Bodenplatte (8) aufweist, und wobei der Reaktionsrahmen (3) mit dem Aufnahmegefäß (7) einen Reaktionsraum (9) ausbi Idet.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsrahmen (3) eine Deckelplatte (10) aufweist, die fest oder lösbar mit der Oberseite (4) des Reaktionsrahmens (3) verbunden ist, wobei die Deckelplatte (10) die Oberseite (4) des Reaktionsrahmens (3) im Wesentlichen vollständig bedeckt.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrophoresevorrichtung (1) eine erste Elektrode (11) und eine zweite Elektrode (12) aufweist.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsrahmen (3) vier innere Seitenwände (13a-d) umfasst, die quaderförmig zueinander angeordnet sind.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmegefäß (7) vier äußere Seitenwände (14a-d) aufweist, die quaderförmig zueinander angeordnet sind, wobei die vier äußeren Seitenwände (14a-d) einen Innenumfang (15a) aufweisen, der größer ist als ein Außenumfang (16a) der inneren Seitenwände (13a-d).
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsrahmen (3) einen inneren Hohlzylinder (17) umfasst.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmegefäß (7) einen äußeren Hohlzylinder (18) umfasst, wobei der äußere Hohlzylinder (18) einen Innenumfang (15b) aufweist, der größer ist als ein Außenumfang (16b) des inneren Hohlzylinders (17).
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (11) reaktionsraumseitig an einer der inneren Seitenwände (13a-d) angeordnet ist und dass die zweite Elektrode (12) reaktionsraumseitig an der inneren Seitenwand (13a-d), die der ersten Elektrode (11) gegenüberliegt, angeordnet ist.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (11) reaktionsraumseitig am inneren Hohlzylinder (17) angebracht ist.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrophoresevorrichtung (1) eine Probenkassette (19) aufweist.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrophoresevorrichtung (1) einen Kassettenhalter (20) umfasst, in welchen die Probenkassette (19) einspannbar ist.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenkassette (19) ein Bodenelement (21) und ein Deckelelement (22) umfasst, die zu einer die Probe (2) umschließenden Kassette zusammensteckbar sind, wobei das Bodenelement (21) und das Deckelement (22) jeweils eine Vielzahl rasterartig angeordneter Perforationen (23) aufweisen.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsrahmen (3) ein Aufnahmeprofil (24) zur Aufnahme der Probenkassette (19) oder zur Aufnahme des Kassettenhalters (20) aufweist.
Elektrophoresevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (9) in ein erstes Reaktionskompartiment (25) und ein zweites Reaktionskompartiment (26) geteilt ist, wenn die Probenkassette (19) oder der Kassettenhalter (20) im Aufnahmeprofil (24) aufgenommen sind.
Verwendung einer Probenkassette (19) nach einem der Ansprüche 11 bis 15 für ein Elektrophoreseverfahren.
Verwendung einer Probenkassette (19) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrophoreseverfahren ein Elektrophoreseverfahren zur Herstellung transparenter biologischer Proben (2) ist.