DE10206548B4

DE10206548B4 - Verfahren zur Analyse von Probenbestandteile tragenden Trägerplatten und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE10206548B4
Application number: DE2002106548
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Arndt; Jens-Christian Dr. Holst; Hans-Richard Kretschmer; Hendrik Dr. Roensch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: DE10206548A1

Abstract

Verfahren zur Analyse von molekularen Interaktionen zwischen Bestandteilen einer Probe und auf einem Träger immobilisierten Wechselwirkungspartnern, bei dem
– die Wechselwirkungspartner in einer Reaktionskammer (11) eines Reaktionskammergehäuses (21) mit der Probe beaufschlagt werden und
– die Bestandteile der Probe auf dem Träger in der Reaktionskammer (11) mit einem mit dem Reaktionskammergehäuse (21) verbundenen optischen Reader (32a, b) optisch untersucht werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Träger eine Trägerplatte (14) verwendet wird, die vor der Beaufschlagung mit der Probe in das Reaktionskammergehäuse (21) eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von molekularen Interaktionen zwischen Bestandteilen einer Probe und auf einem Träger immobilisierten Wechselwirkungspartnern, bei dem die Wechselwirkungspartner in einer Reaktionskammer mit der Probe beaufschlagt werden und die Bestandteile der Probe auf dem Träger in der Reaktionskammer mit einem mit dem Reaktionskammergehäuse verbundenen optischen Reader optisch untersucht werden.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 40 752 A1 bekannt. Gemäß 1 dieses Dokumentes ist als Träger für die Proben ein Systemmodul vorgesehen, wobei der Träger eine Innenoberfläche aufweist, an die über einen Zulauf zugeführte Bestandteile einer Probe mittels Wechselwirkungspartnern, die an der Innenoberfläche des Trägers immobilisiert sind, angelagert werden können. Dabei bildet der Träger eine Art Reaktionskammergehäuse, in das ein Zulauf und ein Ablauf für die Probe und ihre Bestandteile münden und der als ganzes ausgewechselt werden kann. Nach Anlagerung an die Innenoberfläche des Trägers können die Probenbestandteile durch einen optischen Reader untersucht werden. Dieser ist mit dem als Reaktionskammer ausgeführten Träger zu diesem Zweck in geeigneter Weise verbunden.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Beaufschlagung einer mit Wechselwirkungspartnern versehenen Trägerplatte mit einer Probe beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 01/32934 A2 bekannt. Gemäß 5 dieses Dokumentes wird bei dem Verfahren eine Reaktionskammer verwendet, welche gebildet wird, indem ein halbschalenförmiges Kammerelement mit der Trägerplatte dichtend zusammengebracht wird. Damit bildet die Trägerplatte einen Teil der Kammerwand der Reaktionskammer, auf der durch eine Beaufschlagung der Reaktionskammer mit einer Probe beispielsweise eine Hybridisierungsreaktion eingeleitet werden kann. Dies bedeutet, dass nachzuweisende Bestandteile der Probe durch die Hybridisierung an Wechselwirkungspartner gebunden werden, welche auf der Trägerplatte immobilisiert sind. Zur Temperierung der Hybridisierungsreaktion ist auf der den Wechselwirkungspartnern abgewandten Seite der Trägerplatte eine Heizeinrichtung angebracht.

Zur Analyse wird die Trägerplatte der Reaktionskammer entnommen und in einem geeigneten Analysegerät untersucht. Bei dem Analysegerät kann es sich beispielsweise um einen optischen Reader handeln, mit dessen Hilfe sog. Fluoreszenzmaker, die an die nachzuweisenden Probenbestandteile gebunden sind, zur Fluoreszenz angeregt werden und das so entstehende Fluoreszenzbild der Probenbestandteile mittels einer CCD-Kamera aufgezeichnet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Analyse von Probenbestandteilen auf einem Träger in einer Reaktionskammer anzugeben, mit dem die Untersuchung vergleichsweise kostengünstig durchgeführt werden kann.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß als Träger eine Trägerplatte verwendet wird, die vor der Beaufschlagung mit der Probe in das Reaktionskammergehäuse eingesetzt wird. Die Trä gerplatte kann somit als standardisiertes und damit kostengünstiges Bauteil, insbesondere mit den Standardmaßen 76 × 26 × 1 mm ausgeführt sein.

Wichtig ist, dass die Verbindung zwischen dem optischen Reader und der Reaktionskammer die optische Untersuchung der Trägerplatte ermöglicht. Zu diesem Zweck muss lediglich eine optische Verbindung zwischen den auf der Trägerplatte befindlichen Bestandteilen der Probe und eines optischen Detektors des Readers gewährleistet sein. Eine solche optische Verbindung lässt sich besonders vorteilhaft herstellen, wenn der optische Reader mit dem Reaktionskammergehäuse auch mechanisch verbunden ist. Möglich ist die Herstellung einer optischen Verbindung jedoch auch, wenn das Reaktionskammergehäuse und der optische Reader nicht mechanisch verbunden sind, sondern z. B. jeweils in Einzelgeräte integriert sind.

Der optische Reader muss zumindest einen optischen Detektor aufweisen, auf dem die mit den Bestandteilen der Probe versehene Fläche der Trägerplatte zwecks einer Auswertung abgebildet werden kann. Diese Abbildung kann beispielsweise mittels einer geeigneten Optik erfolgen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens hat den wesentlichen Vorteil, dass die zu untersuchende Trägerplatte bis zum Abschluss der optischen Untersuchung durch die Reaktionskammer vor Umwelteinflüssen geschützt wird, weil sie in dem Reaktionskammergehäuse verbleibt. Hierdurch können Einflussfaktoren eliminiert werden, welche zu Messungenauigkeiten führen können, indem beispielsweise die teilweise sehr empfindlichen, nachzuweisenden Probenbestandteile nach der bisher erforderlichen Entnahme der Trägerplatte aus der Reaktionskammer chemisch verändert werden. Insbesondere trägt die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens vorteilhaft auch zu einer Verringerung der mit der Untersuchung der Trägerplatte verbundenen Kosten bei. Da die Trägerplatte durch die Reaktionskammer bis zum Abschluss der optischen Untersuchung geschützt bleibt, sinken nämlich die Anforderungen hinsichtlich der Umgebungsbedingungen im Untersuchungslabor. Außerdem kann die Trägerplatte sozusagen in einer Einspannung sowohl mit der Probe beaufschlagt, als auch anschließend optisch untersucht werden, so dass ein Umsetzen der Trägerplatte von der Reaktionskammer in eine geeignetes optisches Analysegerät entfallen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die optische Untersuchung mittels eines außerhalb der Reaktionskammer angeordneten optischen Detektors des optischen Readers durch eine für einen optisch zu untersuchenden Wellenlängenbereich transparente Wand des Reaktionskammergehäuses hindurch. Diese Ausgestaltung des Verfahrens hat den Vorteil, dass zur optischen Untersuchung marktübliche Reader verwendet werden können, wobei diese im Verhältnis zur transparenten Wand der Reaktionskammer in geeigneter Weise angeordnet werden, damit eine optische Untersuchung der Trägerplatte möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Reader außerhalb der Reaktionskammer angeordnet werden kann und daher der Probe, mit der die Trägerplatte beaufschlagt wird, nicht ausgesetzt ist. Hierdurch können eventuelle Beschädigungen des Readers durch das Probenfluid ausgeschlossen werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die optische Untersuchung mittels eines innerhalb der Reaktionskammer angeordneten optischen Detektors des optischen Readers. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens befindet sich der optische Detektor in unmittelbarer Nähe der Trägerplatte, wodurch vorteilhafterweise eine direkte Abbildung der Trägerplatte auf der Detektionsfläche des Detektors möglich ist. Hierdurch lässt sich ein besonders kompakter Aufbau einer Reaktionskammer mit integriertem Detektor erreichen. Insbesondere kann die Verwendung einer Optik zur Abbildung des die Bestandteile der Probe tragenden Bereiches der Trägerplatte auf den Detektor entfallen.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Beleuchtung der Bestandteile der Proben mittels einer außerhalb der Reaktionskammer angeordneten Lichtquelle des optischen Readers durch eine für einen zur Beleuchtung geeigneten Wellenlängenbereich transparente Wand des Reaktionskammergehäuses hindurch erfolgt. Eine Beleuchtung der Bestandteile der Probe auf der Trägerplatte ist in den meisten Fällen notwendig, da die Bestandteile der Proben nicht selbst leuchten, also nicht luminiszent sind. Im allgemeinen erfolgt die optische Untersuchung durch eine Anregung der Bestandteile der Probe zur Fluoreszenz mittels einer Lichtquelle, die die Trägerplatte mit einem Anregungslicht beleuchtet.

Die erwähnte Beleuchtung der Bestandteile der Probe durch die transparente Wand hindurch hat den wesentlichen Vorteil, dass die Lichtquelle zur Beleuchtung außerhalb der Reaktionskammer angeordnet werden kann. Hierdurch ist ein Wechsel der Lichtquelle, beispielsweise zur Realisierung unterschiedlicher Anregungswellenlängen für die Fluoreszenz der Bestandteile der Probe, ohne größeren Aufwande möglich. Außerdem können vorteilhaft handelsübliche Reader mit integrierten Lichtquellen Verwendung finden.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass eine Beleuchtung der Bestandteile der Probe mittels einer innerhalb der Reaktionskammer angeordneten Lichtquelle des optischen Readers erfolgt. Hierzu können beispielsweise Leuchtdioden im Inneren der Reaktionskammer angeordnet werden, welche vorteilhaft eine besonders direkte Beleuchtung der Bestandteile der Probe zulassen. Hierdurch lässt sich weiterhin eine besonders kompakte Ausführungsform für die Baugruppe, bestehend aus Reaktionskammergehäuse und Lichtquelle, realisieren.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Reaktor mit einer Reaktionskammer in einem Reaktionskammergehäuse zur Beaufschlagung eines dort befindlichen Trägers mit einer Probe, wobei mit dem Reaktionskammergehäuse des Reaktors ein optischer Reader derart verbunden ist, dass eine Sichtverbindung zwischen dem optischen Reader und Bestandteilen der Probe auf dem Träger gegeben ist.

Ein solcher Reaktor ist, wie bereits erwähnt, in der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 40 752 A1 beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Reaktor zur Beaufschlagung eines Trägers mit einer Probe anzugeben, mit dem sich ein Verfahren zur Aufbringung von Bestandteilen der Probe auf den Träger und anschließenden optischen Untersuchung des Trägers vergleichsweise kostengünstig durchführen lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger als Trägerplatte ausgeführt ist, die auswechselbar in einer Aufnahme der Reaktionskammer angeordnet ist.

Die Verwendung von Trägerplatten als Träger und deren auswechselbare Anordnung in der Reaktionskammer ermöglicht vorteilhaft die Verwendung von Trägerplatten, die als standardisiertes und damit kostengünstiges Bauteil, insbesondere mit den Standardmaßen 76 × 26 × 1 mm ausgeführt sind.

Der optische Reader ist derart in dem Reaktor angeordnet, dass durch die Sichtverbindung eine optische Untersuchung der Trägerplatte erfolgen kann, ohne dass die Trägerplatte von der Reaktionskammer getrennt wird, was z. B. durch die Integration des optischen Readers in die Reaktionskammer erreicht werden kann. Dadurch kann verhindert werden, dass die Trägerplatte vor der optischen Untersuchung Einflüssen aus der Umgebung ausgesetzt wird, welche zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen können. Weiterhin lassen sich die zu dem obengenannten Verfahren zur Analyse der angegebenen Vorteile erreichen, da der erfindungsgemäße Reaktor zur Anwendung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gut geeignet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Reaktors weist das Reaktionskammergehäuse eine transparente Wand zur Herstellung der Sichtverbindung zwischen dem optischen Reader und den Bestandteilen der Probe auf. Die transparente Wand ermöglicht eine Sichtverbindung zwischen dem optischen Reader und den Bestandteilen der Probe auch bei einer Anordnung des optischen Readers außerhalb der Reaktionskam mer. Deswegen können vorteilhaft auch handelsübliche optische Reader verwendet werden, welche als Baueinheit in den Reaktor integriert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung dieser Erfindung sieht vor, dass die Trägerplatte die transparente Wand bildet, indem diese als Teil des Reaktionskammergehäuses ausgeführt und mit der die Bestandteile der Probe tragenden Seite zur Reaktionskammer gewandt ist. Hierdurch lässt sich vorteilhaft ein besonders einfacher Aufbau der Reaktionskammer erreichen, da die Trägerplatte mit einem entsprechend ausgebildeten Grundkörper auf einfache Weise dichtend zusammengebracht werden kann, um die Reaktionskammer zu bilden.

Die Trägerplatte ist insbesondere für den optisch zu untersuchenden Wellenlängenbereich transparent und wird also derart mit der Reaktionskammer in Verbindung gebracht, dass sie die transparente Wand bildet. Die Bestandteile der Probe werden dabei mittels des Reaktors auf der der Reaktionskammer zugewandten Seite der Trägerplatte aufgebracht. Da diese Trägerplatte gleichzeitig die transparente Wand zur Untersuchung bildet, ist vorteilhaft ein sehr kurzer Strahlengang für die optische Untersuchung der Probenbestandteile möglich. Dabei kann das Licht zur Beleuchtung, falls eine solche notwendig ist, der Probenbestandteile sowohl von außen durch die Trägerplatte hindurch als auch durch eine im Inneren der Reaktionskammer angeordnete Lichtquelle auf die zu untersuchenden Probestandteile geleitet werden. Falls die Beleuchtung mittels einer externen Lichtquelle von außen erfolgt, muss die transparente Wand selbstverständlich auch für die Wellenlänge dieses Lichtes transparent sein.

Auf die beschriebene Weise lässt sich vorteilhaft besonders kostengünstig die transparente Wand der Reaktionskammer realisieren, da ein zusätzliches Fenster in der Reaktionskammer nicht vorgesehen werden muss. Die Trägerplatte kann weiterhin vorteilhaft als standardisierter Objektträger aus Glas ausgeführt sein. Solche Objektträger weisen die standardisierten Maße von 76 × 26 × 1 mm auf.

Es kann im Übrigen ein modifizierter optischer Reader zur optischen Untersuchung einer Trägerplatte, auf der zu untersuchende Bestandteile einer Probe aufgebracht sind, vorgesehen werden, wobei der Reader für eine die Trägerplatte zur Beaufschlagung mit den Probenbestandteilen beinhaltende Reaktionskammer mit einer transparenten Wand eine Aufnahmevorrichtung aufweist, in der die Reaktionskammer derart aufnehmbar ist, dass die optische Untersuchung und/oder eine Beleuchtung der Bestandteile der Probe durch die transparente wand hindurch ermöglicht ist.

Bei dem modifizierten Reader kann vorteilhafterweise in die Aufnahmevorrichtung eine als Einzelmodul ausgeführte Reaktionskammer eingesetzt werden, welche zuvor in einem Reaktor mit den zu untersuchenden Probebestanteilen einer Probe beaufschlagt worden ist. Diese Beaufschlagung führt zu einer Aufbringung dieser Probenbestandteile auf der Trägerplatte – z. B. durch Hybridisierung dieser Probenbestandteile an auf der Trägerplatte immobilisierte Wechselwirkungspartner. Die Aufnahmevorrichtung ermöglicht also vorteilhaft, dass die Trägerplatten nicht von der Reaktionskammer getrennt werden müssen, so dass ein Kontakt der auf der Trägerplatte aufgebrachten Probenbestandteile mit der Umgebung verhindert werden kann. Hierdurch können Umgebungseinflüsse auf die Probenbestandteile vor der optischen Untersuchung vollständig ver mieden werden, wodurch vorteilhaft eine Messfehler erzeugende Beeinflussung der Probenbestandteile durch die Umgebung ausgeschlossen werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen
1 den Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Reaktionskammer,
2 den Schnitt durch einen alternatives Ausführungsbeispiel dieser Reaktionskammer,
3 schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reaktors mit integriertem Gerät zur optischen Untersuchung und
4 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes zur optischen Untersuchung einer Trägerplatte mit Aufnahmevorrichtung für eine die Trägerplatte enthaltende Reaktionskammer.
Eine Reaktionskammer 11 gemäß 1 wird gebildet durch eine Oberschale 12 und eine Unterschale 13. Die Unterschale nimmt eine Trägerplatte 14 für zu untersuchende Bestandteile einer Probe auf, wobei diese Probenbestandteile aufgrund ihrer geringen Abmessungen nicht dargestellt sind. Weiterhin besitzt die Unterschale einen Heizblock 15, mit dessen Hilfe die Reaktionskammer 11 mit der in ihr angeordneten Trägerplatte 14 temperiert werden kann. Die Oberschale 12 ist mittels Spannverschlüssen 16 mit der Unterschale 13 verbunden, und zwar derart, dass eine in der Oberschale 12 befindliche Dichtung auf die Trägerplatte 14 gepresst wird, wodurch das Volumen der Reaktionskammer 11 definiert wird. In der Oberschale ist weiterhin ein Zulauf 18 und ein Ablauf 19 zur Speisung der Reaktionskammer 11 mit einer Arbeitsflüssigkeit vorgesehen. Weiterhin mündet in den Zulauf ein Zuführkanal 20, mittels dessen eine Probe der Arbeitsflüssigkeit zugeführt werden kann, wodurch die Trägerplatte 14 in der Reaktionskammer 11 mit der Probe beaufschlagt wird.
Oberschale 12 und Unterschale 13 bilden ein Reaktionskammergehäuse 21, welches in nicht näher dargestellter Weise in einen Reaktor oder auch ein optisches Untersuchungsgerät eingesetzt und mit entsprechenden Anschlüssen für den Zulauf 18, den Ablauf 19, den Zuführkanal 20 und evtl. Anschlüssen (nicht dargestellt) für eine Energieversorgung verbunden werden kann (vgl. hierzu 3 und 4). Eine optische Untersuchung der auf der Trägerplatte 14 aufgebrachten Bestandteile der Probe erfolgt beispielsweise mittels eines Anregungs lichtes 22, welches durch eine in der Oberschale 12 angeordnete, für das Anregungslicht transparente Wand 23 direkt auf die Trägerplatte 14 fällt. Dieses Anregungslicht führt zu einer Fluoreszenzlichtanregung bestimmter Bestandteile der Proben, welche infolgedessen ein Fluoreszenzlicht 24 durch die ebenfalls für dieses Licht transparente Wand 23 hindurch in Richtung einer nicht dargestellten Detektionseinrichtung senden, wodurch die Anwesenheit des das Fluoreszenzlicht aussendenden Bestandteiles der Probe nachgewiesen werden kann.
Handelt es sich bei der Trägerplatte beispielweise um einen sog. Biochip, so ist auf diesem ein zweidimensionales Array sog. Spot angeordnet, in denen als Wechselwirkungspartner bestimmte Fängermoleküle mit bekannten Eigenschaften immobilisiert sind. An diese können die nachzuweisenden Bestandteile der Proben z. B. durch Hybridisierung angelagert werden, was durch eine Beaufschlagung der Trägerplatte mit der Probe in der Reaktionskammer 11 erfolgt. Die nachzuweisenden Probebestandteile sind mit sog. Fluoreszenzmakern versehen. Dies sind Molekülgruppen, die sich durch das Anregungslicht zur Fluoreszenz anregen lassen, so dass das ausgesandte Fluoreszenzlicht des jeweiligen Spots des Biochips mit Hilfe der Detektionseinrichtung nachgewiesen werden kann.
In 2 ist eine modifizierte Ausführungsform des Reaktionskammergehäuses gemäß 1 dargestellt, wobei sich entsprechende Bauteile mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet sind. Der Hauptunterschied zur Ausführungsform gemäß 1 ergibt sich dadurch, dass anstelle der Oberschale 12 und Unterschale 13 bei der Reaktionskammer 11 gemäß 2 zu deren Bildung ein Grundkörper 25 und die in einer Aufnahme 26 eingespannte Trägerplatte 14 verwendet werden. Die Aufnahme 26 weist eine Nut 27 auf, in die die Trägerplat te 11 eingeschoben werden kann, wobei diese anschließend mittels eines Kipphebels 28 arretiert wird.
Abhängig von der weiteren Ausführung des Reaktionskammergehäuses 21 gemäß 2 können für die mit Probenbestandteilen versehene Trägerplatte 14 unterschiedliche optische Untersuchungsverfahren angewendet werden. Ist z. B. die Trägerplatte 14 mit luminuszierenden Probenbestandteilen versehen, so dass kein Anregungslicht notwendig ist, kann ein Nachweis der Probenluminuszenz direkt durch einen CCD-Detektor 29 erfolgen, wobei die Daten über Anschlüsse 30 ausgelesen werden können.
Andere Untersuchungsmöglichkeiten bieten sich insbesondere dann an, wenn die Trägerplatte 14 transparent ausgeführt ist. Beispielsweise können Probenbestandteile mittels Anregungslicht in der bereits zu 1 beschriebenen Weise durch die Trägerplatte 14 hindurch (die als transparente Wand verwendet wird) zur Aussendung von Fluoreszenzlicht angeregt werden, welches durch den CCD-Detektor 29 registriert wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, anstelle des CCD-Detektors 29 eine nicht dargestellte Lichtquelle einzusetzen, welche im Inneren der Kammer 11 das Anregungslicht erzeugt. Das Fluoreszenzlicht wird dann durch die für die zu untersuchende Wellenlänge transparente Trägerplatte 14 hindurch aus der Kammer herausgestrahlt und kann durch ein extern angeordnetes optisches Analysegerät ausgewertet werden. Selbstverständlich ist auch eine optische Untersuchung, wie in 1 dargestellt, möglich.
Weiterhin ist zu bemerken, dass die Möglichkeit besteht, mit der optischen Untersuchung bereits während der Benutzung der Reaktionskammer zu beginnen. Auf diese weise lassen sich bei spielsweise Aussagen hinsichtlich der Reaktionskinetik bestimmter Probenbestandteile ermitteln.
In 3 ist ein Reaktor 31 mit integriertem Reader 32a schematisch dargestellt, wobei die Systemgrenzen des Reaktors 31 durch eine Strichpunktlinie angedeutet sind. Der Reaktor weist die Reaktionskammer 11 auf, welche gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Reaktionskammergehäuse 21 aufgebaut sein kann, aber nicht muss. An den Zulauf 18 und den Ablauf 19 der Reaktionskammer 11 ist ein Flüssigkeitskreislauf 33 angeschlossen, der eine Umwälzung der Arbeitsflüssigkeit mittels einer Pumpe 34 ermöglicht, wobei die Arbeitsflüssigkeit einem Reservoir 35 entnommen und anschließend wieder zugeführt wird. Während der Umwälzung wird die Probe mittels einer Zuführvorrichtung 36 in den Flüssigkeitskreislauf 33 eingespeist. Weiterhin kann eine Beheizung der Reaktionskammer mittels einer schematisch angedeuteten Heizwendel 37 erfolgen. Der in den Reaktor integrierte optische Reader 32a besteht im wesentlichen aus einer Lichtquelle 38a, optischen Elementen und einer CCD-Kamera 39 zur Auswertung des Messergebnisses.
Ein Strahlengang 40a des Anregungslichtes wird ausgehend von der Lichtquelle 38a durch eine Optik 41 über einen das Anregungslicht reflektierenden, halb durchlässigen Spiegel 42 durch die für das Anregungslicht transparente Trägerplatte 14 auf die im Inneren der Reaktionskammer 11 auf die Trägerplatte 14 aufgebrachten Proben geleitet, welche zur Aussendung von Fluoreszenzlicht angeregt werden. Das Fluoreszenzlicht bildet den Messstrahlengang 40m, welches den halbdurchlässigen Spiegel durchdringt und dadurch die hinter dem Spiegel angeordnete CCD-Kamera 39 erreicht. Neben dem halbdurchlässigen Spiegel 42 ist selbstverständlich auch die Trägerplatte 14 für das durch die Proben erzeugte Fluoreszenzlicht transparent.
In 4 ist ein als Einzelgerät ausgeführter optischer Reader 32b dargestellt. Dieser weist eine Aufnahmevorrichtung 43 für das die Reaktionskammer 11 enthaltende Reaktionskammergehäuse 21 auf, welches beispielsweise gemäß der 1 oder 2 ausgeführt sein kann und mittels Bügelverschlüssen 44 in der Aufnahmevorrichtung 43 gehalten wird.
Wie in 2 beschrieben, weist die Reaktionskammer 11 eine in die Reaktionskammer integrierte Lichtquelle 38b auf. Diese kann beispielsweise aus einer Vielzahl von Leuchtdioden bestehen, die den Anregungsstrahlengang 40a mit einer zur Anregung der Fluoreszenz der Proben geeigneten Wellenlänge abstrahlt. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Trägerplatte 14 nicht für das Anregungslicht, sondern nur für das durch die Probenbestandteile erzeugte Fluoreszenzlicht transparent ist, welches durch die Trägerplatte 14 hindurch durch einen aus optischen Fasern bestehenden Lichtleiter 45 als Messstrahlengang 40m zur CCD-Kamera 39 geleitet wird.
Die in den 3 und 4 beschriebenen optischen Reader 32a, b arbeiten nach unterschiedlichen Funktionsprinzipien. Diese sind jedoch nicht auf die jeweiligen Anwendungsfälle des in den Reaktor 31 integrierten optischen Readers 32a oder des als Einzelgerät mit Aufnahme 43 ausgeführten optischen Reader 32b beschränkt, sondern können ohne weiteres untereinander kombiniert werden. Auch sind im Stand der Technik optische Reader mit anderen Funktionsprinzipien bekannt, welche sich ebenfalls ohne weiteres an die Anwendungsfälle gemäß der 3 und 4 anpassen lassen. Neben der optischen Untersuchung durch Fluoreszenzlichtanregung der Probenbestandteile können auch andere optische Untersuchungsverfahren realisiert werden, so z. B. die Durchleuchtung der Probe zur Ermittlung von deren Färbung.

Claims

Verfahren zur Analyse von molekularen Interaktionen zwischen Bestandteilen einer Probe und auf einem Träger immobilisierten Wechselwirkungspartnern, bei dem – die Wechselwirkungspartner in einer Reaktionskammer (11) eines Reaktionskammergehäuses (21) mit der Probe beaufschlagt werden und – die Bestandteile der Probe auf dem Träger in der Reaktionskammer (11) mit einem mit dem Reaktionskammergehäuse (21) verbundenen optischen Reader (32a, b) optisch untersucht werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger eine Trägerplatte (14) verwendet wird, die vor der Beaufschlagung mit der Probe in das Reaktionskammergehäuse (21) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerplatte (14) ein Objektträger aus Glas, insbesondere mit den Standardmaßen 76 × 26 × 1 mm verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Untersuchung mittels eines außerhalb der Reaktionskammer angeordneten optischen Detektors (39) des optischen Readers durch eine für einen optisch zu untersuchenden Wellenlängenbereich transparente Wand (23) des Reaktionskammergehäuses (21) hindurch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Untersuchung mittels eines innerhalb der Reaktionskammer angeordneten optischen Detektors (29) des optischen Readers erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtung der Bestandteile der Probe mittels einer außerhalb der Reaktionskammer angeordneten Lichtquelle (38a) des optischen Readers durch eine für einen zur Beleuchtung geeigneten Wellenlängenbereich transparente Wand (23) des Reaktionskammergehäuses (21) hindurch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtung der Bestandteile der Probe mittels einer innerhalb der Reaktionskammer angeordneten Lichtquelle (38b) des optischen Readers erfolgt.
Reaktor mit einer Reaktionskammer (11) in einem Reaktionskammergehäuse (21) zur Beaufschlagung eines dort befindlichen Trägers mit einer Probe, wobei mit dem Reaktionskammergehäuse (21) ein optischer Reader (32a, 32b) derart verbunden ist, dass eine Sichtverbindung zwischen dem optischen Reader und Bestandteilen der Probe auf dem Träger gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger als Trägerplatte (14) ausgeführt ist, die aus wechselbar in einer Aufnahme (26, 28) des Reaktionskammergehäuses (21) angeordnet ist.
Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (14) als Objektträger aus Glas, insbesondere mit den Standardmaßen 76 × 26 × 1 mm ausgeführt ist.
Reaktor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionskammergehäuse (21) eine transparente Wand (23) zur Herstellung der Sichtverbindung zwischen dem außerhalb der Reaktionskammer angeordneten optischen Reader (32a) und den Bestandteilen der Probe aufweist.
Reaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (14) die transparente Wand (23) bildet, indem diese als Teil des Reaktionskammergehäuses (21) ausgeführt und mit der die Bestandteile der Probe tragenden Seite zur Reaktionskammer (11) gewandt ist.